CN105156756B - 一种环形浮子式防水锤高速进排气阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环形浮子式防水锤高速进排气阀，包括与输水或排水管道连接的支管，支管与水平截面各向对称的阀室的底部端面连接，连接处为底部端面的对称中心处，阀室上端面的对称中心处连接气压罐，围绕气压罐设置多个气孔，阀室中设置能够上下移动的环形浮子。本发明采用浮子为环形，大部分气流从浮子中心的环孔流过，仅小部分气流作用于浮子，浮子的迎水面和背水面压差小，从而避免了“吹堵”现象。由于设立的空气压罐，当管道中的气体排尽，水流以较快速度进入空气阀的瞬间，环形浮子受水流冲击及浮力作用堵塞排气口，同时流过环形浮子中心的水流受顶部气压罐内气体的缓冲作用，水锤作用大大削弱，从而有效保护管道免遭水锤破坏。

Description

一种环形浮子式防水锤高速进排气阀

技术领域

本发明涉及一种环形浮子式防水锤高速进排气阀，是一种水力机械设备，是一种用于进水或排水管道中的排气设施。

背景技术

用于给水、排水管道中的排气阀，主要用来排除管道中的气体，且当管道内出现真空时向管道注气以防止管道内产生气爆和水柱弥合水锤，同时，及时排除管道中的气体，还可消除因气囊减少管道过水断面而产生的水阻增大，有利于提高供水管道的效率。现有的排气阀多采用球形或类似于球形的浮子，在管道充水过程中浮球受高速气流冲击，迎水面和背水面压差较大，浮子易被吹起堵塞排气孔，形成所谓的“吹堵”，排气阀过早地停止排气，影响排气阀排气效果；传统排气阀的浮球位于阀室进口处，有的为防止“吹堵”则在进口处设置护筒，当气体排尽，水流以较快速度进入排气阀的瞬间，由于没有气体的缓冲作用，水流与浮球或护筒发生刚性碰撞，产生较大水锤压力，引起管道爆管；为避免发生上述现象，许多排气阀通过增加杠杆、缓冲设施等机械装置进行改进，但其结构均较为复杂，增加了生产成本。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种环形浮子式防水锤高速进排气阀。所述的排气阀在任何条件下均可有保证地实现高速进气和排气，浮子不宜被吹起堵塞排气孔，且可有效防止水锤。

本发明的目的是这样实现的：一种环形浮子式防水锤高速进排气阀，包括与输水或排水管道连接的支管，所述的支管与水平截面各向对称的阀室的底部端面连接，连接处为底部端面的对称中心处，阀室上端面的对称中心处连接气压罐，围绕气压罐设置多个气孔，所述的阀室中设置能够上下移动的环形浮子。

进一步的，所述的环形浮子的内环当量直径大于阀室进口支管直径，气压罐的进口当量直径小于或等于环形浮子内环当量直径。

进一步的，所述的阀室中还设有引导浮子上下移动的导轨。

进一步的，所述的阀室的水平截面形状为正多边形或圆形，竖直截面形状为矩形。

进一步的，所述的环形浮子的水平截面形状为环形，竖直截面形状是正多边形、矩形、圆形中的一种。

进一步的，所述的气孔环绕对称中心至少一圈。

本发明产生的有益效果是：本发明采用浮子为环形，大部分气流从浮子中心的环孔流过，仅小部分气流作用于浮子，浮子的迎水面和背水面压差小，从而避免了“吹堵”现象。由于设立的空气压罐，当管道中的气体排尽，水流以较快速度进入空气阀的瞬间，环形浮子受水流冲击及浮力作用堵塞排气口，同时流过环形浮子中心的水流受顶部气压罐内气体的缓冲作用，水锤作用大大削弱，从而有效保护管道免遭水锤破坏。由于是环形设计，排气口可沿环形任意布设，从而实现气体的快速排出和吸入。由于减少了水流对阀体内设备的直接冲击，设备运行的可靠性大大提高，不会出现卡堵等现象，提高了排气可靠性。本发明所述的排气阀结构简单，不需要过多复杂的机械装置。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的实施例一所述进排气阀的结构示意图；

图2是本发明的实施例三所述导轨在环形浮子中间穿过的结构示意图；

图3是本发明的实施例五所述环形浮子的竖直截面示意图；

图4是本发明的实施例六所述两排排气孔的结构示意图，是图1中A-A向剖视图。

具体实施方式

实施例一：

本实施例是一种环形浮子式防水锤高速进排气阀，如图1所示。本实施例包括与输水或排水管道连接的支管1，所述的支管与水平截面各向对称的阀室3的底部端面连接，连接处为底部端面的对称中心处，阀室上端面的对称中心处连接气压罐5，围绕气压罐设置多个气孔4，所述的阀室中设置能够上下移动的环形浮子2。

本实施例所述的环形浮子式防水锤高速进排气阀一般安装于输送水或其它液体管道上。基本工作原理为：当管道内充水排气时，环形浮子靠自重而停在阀室下部，进入阀室内的气体流过环形浮子中心后从阀室上部的排气孔迅速排出。当管道内气体排完后，水流迅速进入阀室，使将环形浮子浮起到阀室的上部，堵塞排气孔，停止排气，并阻止水流外溢，部分冲击水流穿过环形浮子的中心进入顶部气压罐，受罐内气体缓冲作用水锤压力逐渐振荡减弱，有效防止水锤。如出现停电、停泵，管道内水位下降出现负压时，环形浮子顺水下降，排气孔打开大量补气，确保管道安全。管道正常运转时产生的气体集中到气压罐内到相当程度后，阀室内水位下降，环形浮子顺水下降，排气孔打开，气体从排气孔中排出。

所述的支管通常带有与管道连接的法兰，以便通过螺栓与管道连接。支管应当是竖直向上的，至少在与阀室连接的部位时竖直向上的，以便空气上升进入阀室。

阀室的竖直截面形状是矩形的，以便环形浮子的上升和下降。而水平截面的形状应当是各向对称的，如正方形或圆形，或者是正五边形、正六边形等正多边形。各向对称的目的是为环形浮子提供一个相适应的空间，相对应的，环形浮子的水平截面形状，也可以是正方环形或圆环形，或者是正五边环形、正六边环形等正多边环形。

制作环形浮子材料其比重应当小于水，当然也将环形浮子设计为空心，使整体比重小于水，即可以飘在水面上，而不会沉底。

环形浮子的环在竖直截面的形状可以有多种选择，如：矩形、正方形、圆形、椭圆形等。最为常见的是易于加工的圆形，如图1所示。

气压罐的作用是利用其中容纳空气的空间缓冲水锤冲击。气压罐在水平截面中的形状应当与环形浮子中心孔的形状一致，如果环形浮子中心孔是圆形的，则气压罐水平截面形状也应当是圆形的，同理，如果环形浮子中心孔是方形的，气压罐水平截面形状也应当是方形的，余此类推。

由于气流要穿过环形浮子中心，为提高进排气的效率，环形浮子中心孔的直径，也应当有一定的限制。由于环形浮子的水平截面可以为各种形状，如方形、圆形、正多边形等，因此，环形浮子中心孔的大小用当量直径表示，即将正多边形孔所通过流体的量等同为圆形孔通过流体的量，而换算为圆孔的直径。为减少对进入阀室起来的阻碍，环形浮子的中心孔应当略大于支管进口的直径。而气压罐进口的直径应略小于，但不能小过多，避免减弱气压作用。

环形浮子上下移动的约束，可以通过设立导向环形浮子上下运动的轨道而实现，避免环形浮子摆动，而降低效率。也可以不设立轨道，直接使用阀室的侧壁约束环形浮子的运动。但不设立轨道时，要求环形浮子的形状在阀室中受到有效的约束，如：增加环形浮子的厚度，并将环形浮子的外廓与阀室一致的柱形，使环形浮子在筒形的阀室内上下运动而不会晃动、摆动。这样又可能提高环形浮子的制造成本。特别是较为大型的进排气阀，就有可能增加整个阀的形体大型，以致增加制造成本。

设置在阀室顶部的气孔可以设置为围绕气压罐均布的孔。可以设置多排孔，以便提高进排气的效率。

实施例二：

本实施例是实施例一个改进，是实施例一关于环形浮子的细化。本实施例所述的环形浮子的内环当量直径大于阀室进口支管直径，气压罐的进口当量直径小于或等于环形浮子内环当量直径。

内环当量直径，即环形浮子中间孔的当量直径，略大于阀室进口的直径。由于阀室进口处于支管连接，因此，一般情况下，阀室的进口直径即为支管的直径。略大于是指环形浮子中间孔的当量直径大于阀室进口的支管直径的5-10%。

气压罐通常情况下，水平截面形状是上下一致的，即：进口处于整个气压罐的形状一致，进口处的当量直径略小于或等于环形浮子的内环当量直径，小于5-10%。

实施例三：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于阀室的细化。本实施例所述的阀室中还设有引导浮子上下移动的导轨。

设立导轨可以使环形浮子的厚度减少，外廓也不一定要与阀室内侧以致，增加了环形浮子制造的灵活性，这意味着降低了制造成本。导轨可以设立在环形浮子的外侧，如图1所示，也可以设立在环形浮子的内环是，甚至可以设立在环形浮子的中间，即在环形浮子的“环”上设置穿过导轨的孔7，使导轨穿过环形浮子，利用孔与导轨的导向作用可以达到很好的约束，如图2所示。

实施例四：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于阀室的细化。本实施例所述的阀室的水平截面形状为正多边形或圆形，竖直截面形状为矩形。

阀室水平截面形状应当是多方向对称或各向对称的，即可以是正方形或其他正多边形或圆形，。因为流体对环形浮子影响的时候，很难确定从何方进入，因此多方向对称可以解决这一问题，当然圆形是各向对称，效果最好。

实施例五：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于环形浮子的细化。本实施例所述的环形浮子的水平截面形状为环形，竖直截面形状是正多边形、矩形、圆形中的一种。

环形浮子的水平截面的形状应当与阀室的水平截面形状一致，但也可以不同，如阀室水平截面形态为正方形，环形浮子的水平截面形状则可以采用圆环形。

环形浮子的竖直截面形状是指“环”的截面形状。环的截面形状可以是矩形、圆形，以及其他几何形状结合的形状，如图3所示，是一种为了能较多的阻塞多排排气孔的环形浮子的形状，上半部分201为矩形，下半部分202为圆形。

实施例六：

本实施例是上述实施例的改进，是上述实施例关于气孔的细化。本实施例所述的气孔环绕对称中心至少一圈。

气孔围绕气压罐排列，为提高进排气的效率，可以设立两排（圈）或更多排（圈），如图4所示，设立了两排（圈）进排气孔，外圈进排气孔401和内圈进排气孔402。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案（比如进排气阀的整体形状、环形浮子的整体形状、气压罐的形状等）进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种环形浮子式防水锤高速进排气阀，包括与输水或排水管道连接的支管，其特征在于，所述的支管与水平截面各向对称的阀室的底部端面连接，连接处为底部端面的对称中心处，阀室上端面的对称中心处连接气压罐，围绕气压罐设置多个气孔，所述的阀室中设置能够上下移动的环形浮子；当管道内充水排气时，环形浮子靠自重而停在阀室下部，进入阀室内的气体流过环形浮子中心后从阀室上部的排气孔迅速排出；当管道内气体排完后，水流迅速进入阀室，使将环形浮子浮起到阀室的上部，堵塞排气孔，停止排气，并阻止水流外溢，部分冲击水流穿过环形浮子的中心进入顶部气压罐，受罐内气体缓冲作用水锤压力逐渐振荡减弱，有效防止水锤；如出现停电、停泵，管道内水位下降出现负压时，环形浮子顺水下降，排气孔打开大量补气，确保管道安全；管道正常运转时产生的气体集中到气压罐内到相当程度后，阀室内水位下降，环形浮子顺水下降，排气孔打开，气体从排气孔中排出。

2.根据权利要求1所述的进排气阀，其特征在于，所述的环形浮子的内环当量直径大于阀室进口支管直径，气压罐的进口当量直径小于或等于环形浮子内环当量直径。

3.根据权利要求1或2所述的进排气阀，其特征在于，所述的阀室中还设有引导浮子上下移动的导轨。

4.根据权利要求3所述的进排气阀，其特征在于，所述的阀室的水平截面形状为正多边形或圆形，竖直截面形状为矩形。

5.根据权利要求4所述的进排气阀，其特征在是，所述的环形浮子的水平截面形状为环形，竖直截面形状是正多边形、矩形、圆形中的一种。

6.根据权利要求5所述的进排气阀，其特征在是，所述的气孔环绕对称中心至少一圈。