CN105090558A - 浮球阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浮球阀，浮球阀包括：阀体，阀体内具有上水腔、中水腔和下水腔，阀体上设有连通上水腔和中水腔的上进液孔、连通下水腔和中水腔的下进液孔、与上水腔连通的进液口和与中水腔连通的出液口；引流管，引流管连接在阀体上且连通上水腔和下水腔；阀芯，阀芯在关闭上进液孔和下进液孔的关闭位置和打开上进液孔和下进液孔的打开位置之间可上下移动地设在阀体内；杠杆，杠杆上设有铰接节点、阀芯节点和浮球节点，阀芯节点位于铰接节点和浮球节点之间，阀芯节点与阀芯相连；浮球，浮球连接在浮球节点上。根据本发明实施例的浮球阀占用的空间较小并具有开、关及升、降(控制水位)双功能，且同时适用于低静压工况和高中静压工况。

Description

浮球阀

技术领域

本发明涉及地下矿山供水领域，具体而言，涉及一种浮球阀。

背景技术

矿山井下供水系统连续运行，减压水箱同时进、出水，水箱的进水处设有根据水箱内的水位变化开关的浮球阀。

相关技术中的浮球阀，只适用于低静压随机定量工况，在高中静压连续的工况下，由于浮球阀的阀芯承受很大的高静压打开作用力，浮球必须体积很大才能产生足够的浮力克服静压力关闭阀门，导致浮球占用的空间较大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种浮球阀，该浮球阀占用的空间较小，且同时适用于低静压工况和高中静压工况。

为实现上述目的，根据本发明的实施例提出一种浮球阀，所述浮球阀包括：阀体，所述阀体内具有上水腔、中水腔和下水腔，所述阀体上设有连通所述上水腔和所述中水腔的上进液孔、连通所述下水腔和所述中水腔的下进液孔、与所述上水腔连通的进液口和与所述中水腔连通的出液口；引流管，所述引流管连接在所述阀体上且连通所述上水腔和所述下水腔；阀芯，所述阀芯在关闭所述上进液孔和所述下进液孔的关闭位置和打开所述上进液孔和所述下进液孔的打开位置之间可上下移动地设在所述阀体内；杠杆，所述杠杆上设有铰接节点、阀芯节点和浮球节点，所述阀芯节点位于所述铰接节点和所述浮球节点之间，所述阀芯节点与所述阀芯相连；浮球，所述浮球连接在所述浮球节点上。

根据本发明实施例的浮球阀占用的空间较小，且同时适用于低静压工况和高中静压工况。

另外，根据本发明上述实施例的浮球阀还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述浮球上设有导杆，所述导杆可上下移动地连接在所述浮球节点上，所述导杆的上端设有止挡板。

根据本发明的一个实施例，所述浮球阀还包括平衡球，所述杠杆上进一步设有平衡球节点，所述平衡球节点和所述浮球节点分别位于所述杠杆的两端且所述铰接节点位于所述平衡球节点和所述阀芯节点之间，所述平衡球连接在所述平衡球节点上，所述杠杆的铰接节点与平衡球节点之间的部分重量与所述平衡球的重量对所述铰接节点的力矩之和等于所述杠杆的铰接节点与浮球节点之间的部分重量与所述阀芯的重量对所述铰接节点的力矩之和。

根据本发明的一个实施例，所述杠杆的浮球节点处设有套筒，所述导杆穿过所述套筒。

根据本发明的一个实施例，所述阀体包括：本体，所述本体内设有隔板，所述隔板在所述本体内限定出中水腔和下水腔，所述下进液孔设在所述隔板上，所述上进液孔设在所述本体的顶壁上，所述出液口设在所述本体的侧壁上且沿所述本体的周向延伸，所述杠杆穿过所述出液口；进水管，所述进水管连接在所述本体的顶壁上且限定出所述上水腔，所述进液口设在所述进水管上。

根据本发明的一个实施例，所述引流管设在所述阀体外，所述引流管的一端与所述进水管的侧壁相连且另一端与所述本体的底壁相连。

根据本发明的一个实施例，所述下进液孔为上翻边孔。

根据本发明的一个实施例，所述阀芯包括：阀柱，所述杠杆的阀芯节点连接在所述阀柱上；上阀瓣，所述上阀瓣连接在所述阀柱的上端且位于所述中水腔内；下阀瓣，所述下阀瓣连接在所述阀柱的下端且位于所述下水腔内，所述阀芯在所述关闭位置时所述上阀瓣关闭所述上进液孔且所述下阀瓣关闭所述下进液孔，所述阀芯在所述打开位置时所述上阀瓣打开所述上进液孔且所述下阀瓣打开所述下进液孔。

根据本发明的一个实施例，所述上阀瓣上设有上密封圈，所述下阀瓣上设有下密封圈，所述阀芯在所述关闭位置时所述上密封圈密封所述上阀瓣与所述上进液孔的间隙且所述下密封圈密封所述下阀瓣与所述下进液孔的间隙。

根据本发明的一个实施例，所述阀柱上设有沿水平方向延伸的长圆孔，所述杠杆的阀芯节点处设有连接柱，所述连接柱可水平移动地配合在所述长圆孔内。

根据本发明的一个实施例，所述上进液孔的横截面积等于所述下进液孔的横截面积。

附图说明

图1是根据本发明实施例的浮球阀的结构示意图。

图2-图5是根据本发明实施例的减压水箱的工作过程示意图。

图6是根据本发明实施例的井下减压供水系统的结构示意图。

附图标记：井下减压供水系统1、减压水箱10、箱体11、进水减压阀12、出水口13、浮球阀14；

阀体100、上水腔110、中水腔120、下水腔130、上进液孔140、下进液孔150、进液口160、出液口170、本体180、隔板181、进水管190、引流管200、阀芯300、阀柱310、长圆孔311、上阀瓣320、上密封圈321、下阀瓣330、下密封圈331、杠杆400、铰接节点410、阀芯节点420、连接柱421、浮球节点430、套筒431、平衡球节点440、浮球500、导杆510、止挡板511、平衡球600。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的减压水箱10。

如图2-图5所示，根据本发明实施例的减压水箱10包括箱体11和浮球阀14。

首先参考附图描述根据本发明实施例的浮球阀14。

如图1所示，根据本发明实施例的浮球阀14包括阀体100、引流管200、阀芯300、杠杆400和浮球500。

阀体100内具有上水腔110、中水腔120和下水腔130(上下方向如附图中的箭头A所示)，阀体100上设有连通上水腔110和中水腔120的上进液孔140、连通下水腔130和中水腔120的下进液孔150、与上水腔110连通的进液口160和与中水腔120连通的出液口170，其中，上进液孔140的横截面积等于下进液孔150的横截面积。引流管200连接在阀体100上，引流管200连通上水腔110和下水腔130。阀芯300在关闭位置和打开位置之间可上下移动地设在所述阀体100内，阀芯300在所述关闭位置时关闭上进液孔140和下进液孔150，上水腔110和下水腔130内的液体无法进入中水腔120。阀芯300在所述打开位置时打开上进液孔140和下进液孔150，上水腔110和下水腔130内的液体进入中水腔120后由出液口170流出。杠杆400上设有铰接节点410、阀芯节点420和浮球节点430，阀芯节点420位于铰接节点410和浮球节点430之间，阀芯节点420与阀芯300相连。浮球500连接在浮球节点430上。

在根据本发明实施例的减压水箱10中，箱体11上设有进水减压阀12和出水口13。浮球阀14设在箱体11内，阀体100固定在箱体11上且进液口160与进水减压阀12连通，杠杆400的铰接节点410铰接在箱体11上，即铰接节点410与箱体11的连接为回转副。

根据本发明实施例的浮球阀14，通过设置引流管200，且引流管200连通上水腔110和下水腔130，这样可以利用引流管200将经进水减压阀12减压后的低压(浮球阀14关闭时进水减压阀12前后的静压相等)水从阀芯300的顶部引导至阀芯300的底部，从而使阀芯300的顶部和底部达到压力平衡，由此可以大幅减小阀芯300关闭所需的动力，进而适用于诸如压力大于或等于4MPa的高中静压工况，且无需增大浮球500的体积。因此，根据本发明实施例的浮球阀14占用的空间较小，且同时适用于低静压工况和高中静压工况。

根据本发明实施例的减压水箱10，通过设置进水减压阀12且利用根据本发明上述实施例的浮球阀14，可以利用进水减压阀12大大降低进水流速、减小水流冲击，且可以利用浮球阀14的开、关及升、降(控制水位)双功能，使减压水箱10具备缓冲功能，完善减压水箱10的自动控制功能、提高了减压水箱10的可靠性。减压水箱10可以应用于超深井高压井下供水系统的减压和缓冲，为开式水箱。井下中压水通过进水减压阀12减压再经浮球阀14流入箱体11，转换为无压水，形成中静压系统，箱体11底部的出水口13可以接入下一个中静压系统。矿山井下正常生产用水时，减压水箱10流入经减压后的低压水，同时流出无压水进入下一个系统，供水系统连续运行。

下面参考附图描述根据本发明具体实施例的浮球阀14。

在本发明的一些具体实施例中，如图1所示，根据本发明实施例的浮球阀14包括阀体100、引流管200、阀芯300、杠杆400和浮球500。

进一步地，如图1-图5所示，浮球500的顶部连接有竖直延伸的导杆510，导杆510可上下移动地连接在浮球节点430上，例如，浮球节点430设有套筒431，导杆510穿过套筒431。导杆510的上端设有止挡板511。由此可以利用导杆510与浮球节点430的上下移动副，使浮球500对杠杆400的作用力为间歇式的，即仅在浮球500或止挡板511与杠杆400接触时才会对杠杆400起到作用，从而减少阀芯300的开、关次数，避免浮球阀14在连续用水工况下不停的开关，浮球阀14具备开、关及升、降(控制水位)双功能。

进一步地，如图1-图5所示，浮球阀14还包括平衡球600，杠杆400上进一步设有平衡球节点440，平衡球节点440和浮球节点430分别位于杠杆400的两端且铰接节点410位于平衡球节点440和阀芯节点420之间，平衡球600连接在平衡球节点440上。其中，杠杆400的铰接节点410与平衡球节点440之间的部分重量与平衡球600的重量对铰接节点410的力矩之和等于杠杆400的铰接节点410与浮球节点430之间的部分重量与阀芯300的重量对铰接节点410的力矩之和。由此可以利用平衡球600的重量平衡杠杆400和阀芯300的重量，这样在浮球500不对杠杆400产生作用时，使阀芯300的位置处于基本稳定的状态，从而使浮球阀14的开关处于基本稳定状态。

下面参考图2-图5描述根据本发明实施例的浮球阀14的工作过程。

如图2所示，阀芯300位于打开位置且箱体11的进水量大于出水量时，箱体11内的水进多出少，水位上升，导杆510在浮球节点430处向上移动，此时浮球500还未接触杠杆400，对杠杆400不产生作用，在平衡球600的作用下，杠杆400处于平衡状态，阀芯300保持在打开位置。

如图3所示，随着箱体11内的水位逐渐上升，浮球500接触到杠杆400，浮球500推动杠杆400向上移动，杠杆400带动阀芯300向上移动至关闭位置，阀芯300关闭上进液孔140和下进液孔150，停止进水。

如图4所示，箱体11内的水不再流入且正常流出，箱体11内的水位下降，浮球500随之下降离开杠杆400，在平衡球600的作用下，杠杆400保持平衡，阀芯300保持在关闭状态。

如图5所示，随着水位进一步下降，浮球500和导杆510不断下移，当导杆510上端的止挡板511接触到杠杆400后，浮球500的重力带动杠杆400下移，杠杆400带动阀芯300下移至打开状态，箱体11重新开始进水，进入下一个循环。

在本发明的一些具体示例中，如图1所示，阀体100包括本体180和进水管190。本体180内设有隔板181，隔板181在本体180内限定出中水腔120和下水腔130，下进液孔150设在隔板181上，上进液孔140设在本体180的顶壁上，出液口170设在本体180的侧壁上且沿本体180的周向延伸，杠杆400穿过出液口170。进水管190连接在本体180的顶壁上且限定出上水腔110，进液口160形成在进水管190的上端。由此可以在阀体100内形成上水腔110、中水腔120和下水腔130，且在阀体100上形成连通上水腔110和中水腔120的上进液孔140、连通下水腔130和中水腔120的下进液孔150、与上水腔110连通的上进液孔140和与中水腔120连通的出液口170，此外还可以方便杠杆400与阀芯300的连接。

可选地，如图1所示，引流管200设在阀体100外，200引流管的一端与进水管190的侧壁相连且另一端与本体180的底壁相连，由此可以将上水腔110内的水引入下水腔130，使阀芯300的顶部和底部的压力达到平衡。

有利地，如图1所示，隔板181上的下进液孔150为上翻边孔，由此不仅可以加强结构强度，而且可以提高阀芯300关闭下进液孔150时的密封性。

在本发明的一些具体实施例中，如图1所示，阀芯300包括阀柱310、上阀瓣320和下阀瓣330。杠杆400的阀芯节点420连接在阀柱310上。上阀瓣320连接在阀柱310的上端且位于中水腔120内。下阀瓣330连接在阀柱310的下端且位于下水腔130内。阀芯300在所述关闭位置时上阀瓣320关闭上进液孔140且下阀瓣330关闭下进液孔150，阀芯300在所述打开位置时上阀瓣320打开上进液孔140且下阀瓣330打开下进液孔150。

具体地，如图1所示，上阀瓣320的顶部和下阀瓣330的顶部均为横截面积由上至下逐渐增大的平截圆锥形，阀芯300由所述打开位置向上移动至关闭位置时，上阀瓣320可以自动校正封堵上进液孔140且下阀瓣330可以自动校正封堵下进液孔150。

有利地，如图1所示，上阀瓣320上设有上密封圈321，下阀瓣330上设有下密封圈331，阀芯300在所述关闭位置时，上密封圈321密封上阀瓣320与上进液孔140的间隙，下密封圈331密封下阀瓣330与下进液孔150的间隙。这样可以提高浮球阀14关闭时的密封性。

可选地，阀柱310上设有沿水平方向延伸的长圆孔311，杠杆400的阀芯节点420处设有连接柱421，连接柱421可水平移动地配合在长圆孔311内。由此可以将阀芯300连接在杠杆400的阀芯节点420处，且阀芯300在杠杆400上可水平移动，即阀芯300与杠杆400的连接为水平移动副，从而使杠杆400更加顺畅地带动阀芯300在打开位置和关闭位置之间上下移动。

根据本发明实施例的浮球阀14，全机械自动运行，能够实现水压力自平衡和重力自平衡，浮球500滑动连接上下浮动以延时开、关动作而实现开、关及升、降(控制水位)双功能。

下面参考附图描述根据本发明实施例的井下减压供水系统1。

如图6所示，根据本发明实施例的井下减压供水系统1包括若干根据本发明上述实施例的减压水箱10。

其中，相邻两个减压水箱10中的一个的出水口13与另一个的进水减压阀12连通，即若干减压水箱10串联连接。

根据本发明实施例的井下减压供水系统1，通过利用根据本发明上述实施例的减压水箱10，将高压系统转化成若干中压系统，降低了系统静压力，加大了系统建设的可行性，提高了系统的可靠性，适用于超深井(深度大于或等于1200m)矿山的井下供水。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种浮球阀，其特征在于，包括：

阀体，所述阀体内具有上水腔、中水腔和下水腔，所述阀体上设有连通所述上水腔和所述中水腔的上进液孔、连通所述下水腔和所述中水腔的下进液孔、与所述上水腔连通的进液口和与所述中水腔连通的出液口；

引流管，所述引流管连接在所述阀体上且连通所述上水腔和所述下水腔；

阀芯，所述阀芯在关闭所述上进液孔和所述下进液孔的关闭位置和打开所述上进液孔和所述下进液孔的打开位置之间可上下移动地设在所述阀体内；

杠杆，所述杠杆上设有铰接节点、阀芯节点和浮球节点，所述阀芯节点位于所述铰接节点和所述浮球节点之间，所述阀芯节点与所述阀芯相连；

浮球，所述浮球连接在所述浮球节点上。

2.根据权利要求1所述的浮球阀，其特征在于，所述浮球上设有导杆，所述导杆可上下移动地连接在所述浮球节点上，所述导杆的上端设有止挡板。

3.根据权利要求1所述的浮球阀，其特征在于，还包括平衡球，所述杠杆上进一步设有平衡球节点，所述平衡球节点和所述浮球节点分别位于所述杠杆的两端且所述铰接节点位于所述平衡球节点和所述阀芯节点之间，所述平衡球连接在所述平衡球节点上，所述杠杆的铰接节点与平衡球节点之间的部分重量与所述平衡球的重量对所述铰接节点的力矩之和等于所述杠杆的铰接节点与浮球节点之间的部分重量与所述阀芯的重量对所述铰接节点的力矩之和。

4.根据权利要求2所述的浮球阀，其特征在于，所述杠杆的浮球节点处设有套筒，所述导杆穿过所述套筒。

5.根据权利要求1所述的浮球阀，其特征在于，所述阀体包括：

本体，所述本体内设有隔板，所述隔板在所述本体内限定出中水腔和下水腔，所述下进液孔设在所述隔板上，所述上进液孔设在所述本体的顶壁上，所述出液口设在所述本体的侧壁上且沿所述本体的周向延伸，所述杠杆穿过所述出液口；

进水管，所述进水管连接在所述本体的顶壁上且限定出所述上水腔，所述进液口设在所述进水管上。

6.根据权利要求5所述的浮球阀，其特征在于，所述引流管设在所述阀体外，所述引流管的一端与所述进水管的侧壁相连且另一端与所述本体的底壁相连。

7.根据权利要求5所述的浮球阀，其特征在于，所述下进液孔为上翻边孔。

8.根据权利要求1所述的浮球阀，其特征在于，所述阀芯包括：

阀柱，所述杠杆的阀芯节点连接在所述阀柱上；

上阀瓣，所述上阀瓣连接在所述阀柱的上端且位于所述中水腔内；

下阀瓣，所述下阀瓣连接在所述阀柱的下端且位于所述下水腔内，所述阀芯在所述关闭位置时所述上阀瓣关闭所述上进液孔且所述下阀瓣关闭所述下进液孔，所述阀芯在所述打开位置时所述上阀瓣打开所述上进液孔且所述下阀瓣打开所述下进液孔。

9.根据权利要求8所述的浮球阀，其特征在于，所述上阀瓣上设有上密封圈，所述下阀瓣上设有下密封圈，所述阀芯在所述关闭位置时所述上密封圈密封所述上阀瓣与所述上进液孔的间隙且所述下密封圈密封所述下阀瓣与所述下进液孔的间隙。

10.根据权利要求8所述的浮球阀，其特征在于，所述阀柱上设有沿水平方向延伸的长圆孔，所述杠杆的阀芯节点处设有连接柱，所述连接柱可水平移动地配合在所述长圆孔内。

11.根据权利要求1所述的浮球阀，其特征在于，所述上进液孔的横截面积等于所述下进液孔的横截面积。