CN105299304B - 一种地下工程自适应压力控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种地下工程自适应压力控制阀，包括阀座、阀芯衬套、支撑座、阀杆、阀芯；在阀座上设置有位于阀芯衬套上方的多个出水口，在阀芯上设置有多个穿过出水口用于悬挂配重块的配重悬臂。本发明当渗流的水开始从出水口流出，会注入到浮桶中，由于浮桶的底部设置有漏流孔，会从漏流孔排出浮桶，当渗流量继续增加，其渗流进入浮桶的流量大于漏流孔的排出量时，流量的差会使得渗流水在浮桶内聚集，由于浮桶内除去配重块后的体积较小，会很快被注满，少量的水会产生巨大的浮力，向上托起配重块，从而使得阀芯下压的力量快速减少，使得阀芯能够快速开启。

Description

一种地下工程自适应压力控制阀

技术领域

本发明涉及一种压力控制阀，具体是指一种地下工程自适应压力控制阀。

背景技术

随着我国经济的迅速发展，土地资源日益稀缺，人们对地下空间的利用越来越多。很多地下工程在施工阶段及使用期间遇雨季时出现因水浮力导致的结构上浮事故。各事故工程的上浮高度从几十毫米到几百毫米不等，其部分梁、板、柱、墙等主体结构构件均不同程度的出现损伤，严重者表现出框架柱柱顶、柱脚的混凝土压碎、部分主筋压屈外鼓的现象。同时地下室防水功能也因上浮事故而损坏，导致地下室出现不同程度的渗漏水现象。此类事故造成了较大的经济损失甚至不良的社会影响，且该类工程事故发生的数量近年来呈上升趋势。为了解决已经发生事故工程的抗浮问题，申请人在此之前已经发明了地下室的排水泄压方案，并应用于实际的工程之上，但是在对该项技术进行总结研究的过程中，发现目前已经使用的技术方案在应用的过程中存在一定的局限。随后申请人发明了一种阀门并申请了专利，专利名称为：一种地下工程水浮力自动控制阀，专利号为ZL201420486718.1。但是，在后期的调试和实验过程中，申请人发现其还存在一定的缺陷：由弹力设备来控制该阀门的开启压力，即该自动控制阀通过调节弹簧来调整开启压力，技术要求高；弹力设备在使用一定时间后，其弹力会发生变化，需要经常校准其弹力，以获得较准确的开启压力，弹簧的校准工作量大且过程不直观，很容易出现不规范的问题；随着设计要求的压力提高，其渗漏发生时所对应的水压力与设计要求的控制压力之间的压力差值变大。上述各种缺陷将导致该设备可靠性及整个工程的正常使用受到不利影响。基于上面的问题，申请人申请了第二代设备即一种地下工程自适应压力控制阀，该设备是通过在阀座的侧壁上开设有出水口，在阀座内侧设置有一个台阶状结构，在台阶状结构上安装有阀芯衬套，在阀座上安装有支撑座，在支撑座内安装有一个沿支撑座的轴线移动的阀杆，在支撑座内的阀杆端部设置有与阀芯衬套相匹配的活塞，在阀杆穿出支撑座的端部安装有配重砝码，这样的结构利用通过配重砝码的设置，可以准确地得知施加的压力，在配重砝码的重量不变的情况下，传递给活塞端面的压强是一定的，即从阀座下方的压强达到一定的数值时，可以推动活塞向上，将泄压管道内的水通过活塞与阀芯衬套之间的间隔、出水孔流出，当压强减小时，配重砝码的重力驱动活塞向下移动，从而实现截止泄压。其校准过程直观、简便、可靠性高、耐久性好，但是这样的结构同样存在一定的缺陷，随着设计要求的压力提高，其渗漏发生时所对应的水压力与设计要求的控制压力之间的压力差值变大，即其控制的灵敏度随着设计要求的压力提高而变得较差，其使用范围受到一定限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下工程自适应压力控制阀，解决目前的地下室水浮力自动控制阀存在的经常校准、工作量大、校准难度大的问题，达到灵敏、精确控制地下室浮力阀开闭的目的。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种地下工程自适应压力控制阀，包括阀座，在阀座内侧设置有一个台阶状结构，在台阶状结构上安装有阀芯衬套，在阀座顶部设置有一个支撑座，在支撑座内安装有一个沿支撑座的轴线移动的阀杆，阀杆上设置有与阀芯衬套相匹配的阀芯；在阀座上设置有位于阀芯衬套上方的多个出水口，在阀芯上设置有多个穿过出水口用于悬挂配重块的配重悬臂。在申请人研制的第二代控制阀的过程中，申请人通过测试不同密封条件、不同测试管径等各种参数的设备后发现了一个规律：在达到设计控制压力值及需要的泄水量之前，阀门就存在渗漏现象，通过试验该渗漏点对应的水压力与设计控制压力及需求泄水量之间存在这样一种关系，即当需求泄水量一定，设计要求控制压力较低时，例如需要控制其在1.0m水头压力下，单位时间泄水量达到15m³，此时0.8m水头压力下即开始出现渗漏，其渗漏发生时所对应的水压力与设计要求的控制压力之间的压力差值为0.2m，该压力差值较小；当设计要求控制压力较高时，例如需要控制其在4.0m水头压力下，单位时间泄水量达到15m³，此时3.2m水头压力下即开始出现渗漏，其渗漏发生时所对应的水压力与设计要求的控制压力之间的压力差值为0.8m。如果在同等条件下单纯采取增加配重的方式来提高预压力，以期望解决压力差变大的问题，又将出现达到设计要求的控制压力时需要的泄水量不足，即达不到单位时间泄水量15m³的问题；在一定压力差值范围内出现渗漏现象能满足实际工程的需要，但如果此压力差值过大将导致渗漏发生较早，达到设计要求的控制压力之前渗漏出来的水量过多，增加运营成本，降低水泵等设施的使用寿命，从而对该设备的使用范围受到限制。

根据这个情况，申请人对阀门的结构做了调整：首先将出水口的位置提高，并将配重块的位置从阀杆的顶部改成阀体的外侧，如此，配重块的重量呈对称分布的形式，可以使得阀芯的受力均匀，提高灵敏度；结合设置部位情况，可在保证结构安全的前提下降低泄水频率，提高地下工程的使用性能。

地下工程在建设过程中，其自身重量是随着建设进度呈现出不断增大这一单向变化的趋势，最终重量基本恒定于使用阶段，通过多个配重块均匀分布在阀座外侧的结构，使得该设备可以灵活、简便、直观的对设计控制压力进行调整并可靠锁定，该控制压力与地下工程建设过程重量的变化相适应即可保正施工期间的结构安全性，同时还能有效的减小施工期间的抽水量，无需长期保留室外降水井，方便了施工过程、加快了施工进度并节约了施工费用。

在所述的阀座外侧设置有与配重块相适应的浮桶，在所述浮桶的底部设置有漏流孔。浮桶的容积比配重块的体积大，将配重块放置在浮桶内，由于浮桶的底部设置有漏流孔，当开始出现渗漏时，其渗流水量很小将会从漏流孔排出浮桶，当压力稍有增长其渗流水量将明显增加，其渗流进浮桶的流入量大于漏流孔的排出量时，流量的差会使得渗流水在浮桶内聚集，由于浮桶内除去配重块后的体积较小，会很快被注满，少量的水会产生巨大的浮力，向上托起配重块，从而使得阀芯下压的力量快速减少，使得阀芯能够快速开启，如此，大幅度减小了阀门开始渗流到充分开启的压力差值，使得该设备反应更加灵敏，响应更加快速，并提高了阀门开启后的泄水量，同时，该设备关闭时的压力因浮桶对配重块的作用将会低于开启时的压力，一定程度的延迟关闭的效果与实际工程安全性及正常使用性要求相符；该设备关闭后，此时地下工程室外水压力已明显低于控制压力，其安全性得了到充分保证，在浮桶内聚集的水由漏流孔排出，浮桶内的浮力消失，从而使得阀芯下压的力量恢复到原始状态。

所述的支撑座内设置有一个被阀杆穿过的隔环，在隔环与上阀盖之间、隔环与支撑座之间均安装有直线轴承。通过设置直线轴承，可以引导并保持阀杆的直线移动，通过凸环和上卡环可以便于直线轴承的拆装维护保养。

在所述阀杆上还套装有位于上阀盖上方的内包骨架油封。通过设置骨架油封，可以保持直线轴承的性能，保持了轴承的有效运行。

在所述阀杆的顶部设置有一个套环。该设备是由重量控制其压力，因此校准时只需对其整体安装重量进行测试即可，套环的设置可以方便该设备的校准。

在所述阀杆的顶部设置有顶部悬臂，在顶部悬臂上设置有环绕支撑座的顶部配重块。作为进一步的改进，为了精确控制阀门的开启和关闭，申请人做了很多的实验，在试验中发现，仅设置底部的配重块时，其本身的重力在快速增加的浮力作用下，对于阀芯的下压力会大幅度降低，这种大幅度降低的现象导致关闭时的压力值低于设计控制压力值较多，泄水量较大，其正常使用性受到一定影响。为了解决这个问题，申请人通过多次试验发现，通过增加顶部配重块的方式，通过合理的测量和计算，得到一个较佳的顶部配重快与配重块之间的重量比例，可以大大提高控制的精度并充分满足正常使用性能。

在所述顶部悬臂上安装有配重吊杆，配重吊杆的中部连接在配重悬臂上，顶部配重块与配重块均悬挂在配重吊杆上。通过将顶部配重块与配重块均悬挂在配重吊杆上的方式，可以使得顶部配重快和配重块的作用全部传递给阀芯，形成有效的联动效果，提高控制的精度。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1本发明一种地下工程自适应压力控制阀，通过在阀座外侧设置浮桶，多个配重块均匀分布在阀座外侧的结构，浮桶的容积比配重块的体积大，将配重块放置在浮桶内，当渗流的水开始从出水口流出，会注入到浮桶中，由于浮桶的底部设置有漏流孔，会从漏流孔排出浮桶，当压力稍有增长其渗流水量将明显增加，其渗流进入浮桶的流量大于漏流孔的排出量时，流量的差会使得渗流水在浮桶内聚集，由于浮桶内除去配重块后的体积较小，会很快被注满，少量的水会产生巨大的浮力，向上托起配重块，从而使得阀芯下压的力量快速减少，使得阀芯能够快速开启，如此，减小了阀门开始渗流到开启的压力差值，使得反应更加灵敏，响应更加快速，并提高了阀门开启后的泄水量；同时，该设备关闭时的压力因浮桶对配重块的作用将会低于开启时的压力，一定程度的延迟关闭的效果与实际工程安全性及正常使用性要求相符；该设备关闭后，此时地下工程室外水压力已明显低于控制压力，其安全性得了到充分保证，在浮桶内聚集的水由漏流孔排出，浮桶内的浮力消失，从而使得阀芯下压的力量恢复到原始状态；

2本发明一种地下工程自适应压力控制阀，通过设置骨架油封，可以保持直线轴承的性能，保持了轴承的有效运行；

3本发明一种地下工程自适应压力控制阀，通过设置立杆，配重砝码可以适量增减，以符合不同施工阶段、不同自然环境的泄压需要，保持了室外水压力与地下工程自身抗浮能力相适应的压力环境；

4本发明一种地下工程自适应压力控制阀，通过增加顶部配重块的方式，通过合理的测量和计算，得到一个较佳的顶部配重快与配重块之间的重量比例，可以大大提高控制的精度和工程的正常使用性能；将顶部配重块与配重块均悬挂在配重吊杆上的方式，可以使得顶部配重快和配重块的作用全部传递给阀芯，形成有效的联动效果，提高控制的精度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明实施例一的半剖结构示意图；

图2为本发明实施例二的半剖结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：

1-法兰盘，2-阀座，3-压力表接头管，4-浮桶，5-配重块，6-阀芯衬套，7-配重吊杆，8-配重悬臂，9-出水口，10-支撑座，11-直线轴承，12-隔环，13-上阀盖，14-内包骨架油封，15-套环，16-阀杆，17-阀芯，18-手动开关接头，19-手动开关，20-顶部悬臂，21-顶部配重块。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，本发明一种地下工程自适应压力控制阀，采用一个阀座2作为连接的基准通过法兰盘1安装在泄压管道上，阀座2上设置有一个压力表接头管3与压力表连接；阀座2通过手动开关接头18与手动开关19连接；阀座2为圆筒状结构，在其顶部内侧设置有一个内凸的结构，在该内凸的环上安装有阀芯衬套6，在阀座2上安装有支撑座10，支撑座10内设置有一个隔环12， 在隔环12与上阀盖13之间、隔环12与支撑座10之间均安装有直线轴承11，阀杆16穿过隔环12、直线轴承11，阀杆16的底安装一个阀芯17，当阀杆处于正常状态时，阀芯17与阀芯衬套6配合，将水流截止，使其处于关闭状态，当阀芯17上移，阀座2的下方空间与阀座2上方的出水口9连通，使得管道内的流水排出，在阀杆16上还套装有位于上阀盖13上方的内包骨架油封14，在阀杆16的顶部设置有一个套环15；在阀座2上设置有三个均匀分布的出水口9，根据实际的应用环境，出水口的数量可以增减，在阀芯17上设置有两个均匀分布的配重悬臂8，在配重悬臂8的末端设置有配重吊杆7，配重吊杆7上悬挂配重块5，配重块5的数量可以增减，通过设置不同重量的配重块5，可以调整阀门开启的临界值；配重块5可以作为整体的环形结构环绕在阀座2外侧，也可以是多组配重块分布在阀座2外侧，出水口9、配重悬臂8、配重吊杆7、配重块5的数量可以任意设置，不必一一对应；在阀座2外侧固定设置一个浮桶4，浮桶4采用焊接的方式固定在阀座2外侧，也可以采用其它的固定设置方式，配重块5位于浮桶4内，在浮桶4的底部设置有一个或多个漏流孔，漏流孔的面积可以根据实际的需求进行设置，从而调节快速开启的渗流量大小；浮桶4的容积比配重块5的体积大，将配重块5放置在浮桶4内，当渗流的水开始从出水口流出，会注入到浮桶4中，由于浮桶4的底部设置有漏流孔，会从漏流孔排出浮桶，当渗流量继续增加，其渗流进入浮桶的流量大于漏流孔的排出量时，流量的差会使得渗流水在浮桶内聚集，由于浮桶内除去配重块后的体积较小，会很快被注满，少量的水会产生巨大的浮力，向上托起配重块，从而使得阀芯17下压的力量快速减少，使得阀芯17能够快速开启。

实施例二

如图2所示， 本发明一种地下工程自适应压力控制阀，采用一个阀座2作为连接的基准通过法兰盘1安装在泄压管道上，阀座2上设置有一个压力表接头管3与压力表连接；阀座2通过手动开关接头18与手动开关19连接；阀座2为圆筒状结构，在其顶部内侧设置有一个内凸的结构，在该内凸的环上安装有阀芯衬套6，在阀座2上安装有支撑座10，支撑座10内设置有一个隔环12， 在隔环12与上阀盖13之间、隔环12与支撑座10之间均安装有直线轴承11，阀杆16穿过隔环12、直线轴承11，阀杆16的底安装一个阀芯17，当阀杆处于正常状态时，阀芯17与阀芯衬套6配合，将水流截止，使其处于关闭状态，当阀芯17上移，阀座2的下方空间与阀座2上方的出水口9连通，使得管道内的流水排出，在阀杆16上还套装有位于上阀盖13上方的内包骨架油封14，在所述阀杆16的顶部设置有顶部悬臂20，在顶部悬臂20上设置有环绕支撑座10的顶部配重块21；在顶部悬臂20上安装有配重吊杆7，配重吊杆7的中部连接在配重悬臂8上，顶部配重块21与配重块5均悬挂在配重吊杆7上；在阀座2上设置有三个均匀分布的出水口9，根据实际的应用环境，出水口的数量可以增减，在阀芯17上设置有两个均匀分布的配重悬臂8，在配重悬臂8的末端设置有配重吊杆7，配重吊杆7上悬挂配重块5，配重块5的数量可以增减，通过设置不同重量的配重块5，可以调整阀门开启的临界值；顶部配重块21与配重块5之间的重量比例可以调整，可以提高阀芯的开启精度和响应速度；配重块5可以作为整体的环形结构环绕在阀座2外侧，也可以是多组配重块分布在阀座2外侧，出水口9、配重悬臂8、配重吊杆7、配重块5的数量可以任意设置，不必一一对应；在阀座2外侧固定设置一个浮桶4，浮桶4采用焊接的方式固定在阀座2外侧，也可以采用其它的固定设置方式，配重块5位于浮桶4内，在浮桶4的底部设置有一个或多个漏流孔，漏流孔的面积可以根据实际的需求进行设置，从而调节快速开启的渗流量大小；浮桶4的容积比配重块5的体积大，将配重块5放置在浮桶4内，当渗流的水开始从出水口流出，会注入到浮桶4中，由于浮桶4的底部设置有漏流孔，会从漏流孔排出浮桶，当渗流量继续增加，其渗流进入浮桶的流量大于漏流孔的排出量时，流量的差会使得渗流水在浮桶内聚集，由于浮桶内除去配重块后的体积较小，会很快被注满，少量的水会产生巨大的浮力，向上托起配重块，从而使得阀芯17下压的力量快速减少，使得阀芯17能够快速开启。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种地下工程自适应压力控制阀，包括阀座（2），其特征在于：在阀座（2）内侧设置有一个台阶状结构，在台阶状结构上安装有阀芯衬套（6），在阀座（2）顶部设置有一个支撑座（10），在支撑座（10）内安装有一个沿支撑座（10）的轴线移动的阀杆（16），阀杆（16）上设置有与阀芯衬套（6）相匹配的阀芯（17）；在阀座（2）上设置有位于阀芯衬套（6）上方的多个出水口（9），在阀芯（17）上设置有多个穿过出水口（9）用于悬挂配重块（5）的配重悬臂（8）；在所述的阀座（2）外侧设置有与配重块（5）相适应的浮桶（4）。

2.根据权利要求1所述的一种地下工程自适应压力控制阀，其特征在于：在所述浮桶（4）的底部设置有漏流孔。

3.根据权利要求1所述的一种地下工程自适应压力控制阀，其特征在于：所述的支撑座（10）内设置有一个被阀杆（16）穿过的隔环（12），在隔环（12）与上阀盖（13）之间、隔环（12）与支撑座（10）之间均安装有直线轴承（11）。

4.根据权利要求3所述的一种地下工程自适应压力控制阀，其特征在于：在所述阀杆（16）上还套装有位于上阀盖（13）上方的内包骨架油封（14）。

5.根据权利要求3所述的一种地下工程自适应压力控制阀，其特征在于：在所述阀杆（16）的顶部设置有一个套环（15）。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种地下工程自适应压力控制阀，其特征在于：在所述阀杆（16）的顶部设置有顶部悬臂（20），在顶部悬臂（20）上设置有环绕支撑座（10）的顶部配重块（21）。

7.根据权利要求6所述的一种地下工程自适应压力控制阀，其特征在于：在所述顶部悬臂（20）上安装有配重吊杆（7），配重吊杆（7）的中部连接在配重悬臂（8）上，顶部配重块（21）与配重块（5）均悬挂在配重吊杆（7）上。