CN105570473B - 一种高压细水雾先导式非液力阻尼电磁分区阀 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高压细水雾先导式非液力阻尼电磁分区阀,它包括阀体（1）、第一静密封件（2）、动密封件（3）、应急推杆（4）、底座（5）、应急手轮（7）、阀座（9）、第二静密封件（10）、主阀芯（11）、主弹簧（12）、阻尼环（13）、第二控制阀板（14）、第一控制阀板（15）、控制阀芯（16）、连接杆（17）、衔铁（19）、控制阀弹簧（20）、衔铁套（21）和电磁铁（22）；本发明解决了电动分区控制阀动作缓慢、控制电路复杂及应急操作危险、气动式结构辅助系统复杂造价成本高、直动式电磁阀不能用于高压大流量分区控制、液力阻尼先导式抗污染能力差等现有高压细水雾灭火系统分区控制阀存在的突出问题。
Description
技术领域
本发明涉及消防设备类，尤其涉及一种高压细水雾先导式非液力阻尼电磁分区阀。
背景技术
高压细水雾灭火系统是通过水液压泵将水加压到10MPa-16Mpa，压力水通过分区控制阀达到安装在保护区内的细水雾喷头雾化，释放细水雾灭火的消防设备。高压细水雾灭火系统分区控制阀是系统的重要组件，用于灭火过程中的分区控制，其本质上是开关阀。分区控制阀要求具有适用于高压大流量工况（最大工作压力16MPa、最大通径DN50）、抗污染能力强(适应消防水质较差的实际工况)、反应迅速(受系统接到报警信号到最末端喷头释放细水雾小于30S的总反应时间所限)、具有满足消防规范要求的机械应急开启装置等特点。目前用于高压细水雾灭火系统的分区控制的阀主要有电动球阀、电动截止阀、气动开关阀、直动式电磁阀和液力阻尼先导式电磁阀等。
电动球阀是以电动执行器带动高压球阀实现开关的控制阀，通流能力及抗污染能力强，但用于高压细水雾灭火系统分区控制时，存在反应过迟缓，不能自复位关闭、开启时间过长和需要多路电信号控制等缺点，相关控制系统设计较为复杂，同时机械应急操作多采用应急扳手直接摇动电动执行器的方法，摇动过程中必须先将电动执行器断电，否则存在电动执行器带动应急扳手转动伤人的危险，给电气控制系统带来更大的困难。公开号为：CN 203940000， 实用新型名称为：一种新型电动截止阀。该专利文献公开了一种新型电动截止阀，该阀采用电动执行器和齿条结构带动阀芯动作完成开关，反应时间较电动球阀有所改进，但仍较慢，同电动球阀类似，在应急操作安全性和控制设计上存在很大的缺点。气动开关阀以气动缸或气源直接作用在阀芯一侧推动主阀芯动作实现阀门开启，作为分区控制阀使用时，须设置消防控制专用气源和相应管路，系统复杂、造价成本高。
电磁阀作为高压细水雾灭火系统分区控制阀使用时，具有反应迅速、系统简单、应急操作安全性高、自复位关闭等突出优势，目前主要有直动式结构和液力阻尼先导式结构。直动式结构直接以电磁铁和弹簧力驱动主阀开关，抗污染能力强，但因弹簧力和电磁力和有限，在系统压力较高的高压细水雾灭火系统中，不适用于大通径型号，一般通径小于DN20。公开号为：CN 103256421 B，发明名称为：高压细水雾灭火系统电磁分区控制阀。该专利文献公开显示：该阀为液力阻尼先导式结构的电磁阀，开启时通过主阀芯中心的细长孔阻尼形成主阀芯上下压差，在差压液动力作用下开启主阀芯，但基于消防的水质较差、过滤技术滞后、附件耐蚀性能不足及管道施工清洗不达标等实际工况，主阀芯中心阻尼小孔中极易堵塞，造成控制阀失效。同时，该阀应急操作装置原理上仅为先导控制阀的备份，在主阀芯卡死或主阀芯中心阻尼孔堵死的情况下，无法打开控制阀。
发明内容
为解决目前现有高压细水雾灭火系统分区控制阀存在反应缓慢、应急操作危险性大、控制复杂、难以应用高压大流量的通径型号、抗污染能力差等突出缺点，本发明提供了一种高压细水雾先导式非液力阻尼电磁分区阀。
本发明包括阀体、第一静密封件、动密封件、应急推杆、底座、应急手轮、阀座、第二静密封件、主阀芯、主弹簧、阻尼环、第二控制阀板、第一控制阀板、控制阀芯、连接杆、衔铁、控制阀弹簧、衔铁套和电磁铁，阀体上设有进水口、出水口、进水通道、出水通道和主阀芯内腔，阀座固定安装在阀体内，底座安装在阀体的一端，并抵在阀座的底部，底座上设有应急推杆通过孔，第一控制阀板通过第一静密封件密封安装在阀体的另一端，第二控制阀板固定安装在阀体的主阀芯内腔内，并与第一控制阀板对接，阻尼环固定安装在阀体的主阀芯内腔内，并与第二控制阀板对接，阻尼环的底部设有主阀芯阻尼孔，主阀芯通过动密封件活动安装在阀体的主阀芯内腔内，且主阀芯的底部抵在阀座的顶部，主阀芯的顶部插入到阻尼环的主阀芯阻尼孔内，主弹簧的两端分别连接第二控制阀板的底部和主阀芯上，应急推杆通过动密封件活动安装在底座上的应急推杆通过孔内，应急手轮通过锁紧螺母与应急推杆传动相连，电磁铁安装在阀体上，衔铁套安装在电磁铁内，衔铁通过控制阀弹簧与衔铁套相连，控制阀芯通过连接杆与衔铁相连，且控制阀芯位于第二控制阀板和第一控制阀板之间。
进水口依次通过进水通道、第一控制阀板上的通道、控制阀芯与第一控制阀板形成高通阀口、控制阀板内腔、第二控制阀板通道、阻尼环过流孔与主阀上腔连通；出水口通过出水通道、第一控制阀板上的通道、第二阀板环形槽、第二阀板通道、控制阀芯与第二控制阀板形成低通阀口、控制阀板内腔、第二控制阀板通道、阻尼环过流孔与主阀上腔连通。
主阀芯与阻尼环间隙配合。
主阀芯与阀座形成的主阀口为平板阀密封结构；阀座的侧向开有过流孔，连通出水口。
底座以螺纹连接方式安装在阀体内，应急推杆以螺纹连接方式安装在底座的应急推杆通过孔内，应急推杆和底座上均设有用于安装防误动销钉的横孔，横孔内设有防误动销钉。
阻尼环材料为工程塑料聚醚醚酮PEEK、TX、或PTFE。
控制阀芯分别与第一控制阀板形成的高通阀口和与第二控制阀板形成的低通阀口均为锥阀密封结构，密封材料配对为软硬配合，控制阀芯采用硬度较低的工程塑料或铝青铜，第一控制阀板与第二控制阀板均为经过强化处理的不锈钢材料。
主阀芯与阀座材料为软硬配对材料，其中主阀芯的材料为硬度较低的工程塑料或铝青铜，阀座为经过强化处理的不锈钢材料；阀座与主阀芯接触形成密封面的上端面经过精磨加工。
本发明的技术效果体现在：
1、电磁阀结构形式，避免了电动阀反应迟缓、系统控制复杂、应急操作危险性大的突出问题，同时避免了气动式换向阀应用系分区控制时系统复杂、造价成本高等缺点，反应迅速，控制简单，自复位关闭。
2、采用无阻尼先导式结构，主阀芯动作靠差压液动力推动，较以电磁力或弹簧力直接驱动阀芯动作和密封的直动式结构可靠，适用于大通径型号；较液力阻尼先导式结构抗污染能力和可靠性大大的提高。
3、设有与主阀芯相互作用的阻尼环，以机械阻尼补偿非液力阻尼的造成主阀工作不稳定的缺点，提高阀工作的稳定性。
4、主阀芯密封和低通阀口16-2密封均为差压液力动力密封，压力越高效果越好，密封可靠，主弹簧设计简单；控制阀密封为锥阀结构，线密封，密封效果好。
5、设置直接推动主阀芯动作的应急推杆，在阀电控失效的情况下，直接推动主阀芯开启控制阀，提高了阀开启的可靠性，适用于消防灭火系统。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是图1的俯视结构示意图。
图3控制阀阀芯阀板组件结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。
如图1、2、3所示，本发明包括阀体1、第一静密封件2、动密封件3、应急推杆4、底座5、应急手轮7、阀座9、第二静密封件10、主阀芯11、主弹簧12、阻尼环13、第二控制阀板14、第一控制阀板15、控制阀芯16、连接杆17、衔铁19、控制阀弹簧20、衔铁套21和电磁铁22，阀体1上设有进水口1-5、出水口1-6、进水通道1-1、出水通道1-2和主阀芯内腔，阀座9固定安装在阀体1内，底座5安装在阀体1的一端，并抵在阀座9的底部，底座5上设有应急推杆通过孔，第一控制阀板15通过第一静密封件2密封安装在阀体1的另一端，第二控制阀板14固定安装在阀体1的主阀芯内腔内，并与第一控制阀板15对接，阻尼环13固定安装在阀体1的主阀芯内腔内，并与第二控制阀板14对接，阻尼环13的底部设有主阀芯阻尼孔，主阀芯11通过动密封件3活动安装在阀体1的主阀芯内腔内，且主阀芯11的底部抵在阀座9的顶部，主阀芯11的顶部插入到阻尼环13的主阀芯阻尼孔内，主弹簧12的两端分别连接第二控制阀板14的底部和主阀芯11上，应急推杆4通过动密封件活动安装在底座5上的应急推杆通过孔内，应急手轮7通过锁紧螺母8与应急推杆4传动相连，电磁铁22安装在阀体1上，衔铁套21安装在电磁铁22内，衔铁19通过控制阀弹簧20与衔铁套21相连，控制阀芯16通过连接杆17与衔铁19相连，且控制阀芯16位于第二控制阀板14和第一控制阀板15之间。
进水口1-5依次通过进水通道1-1、第一控制阀板上的通道15-1、控制阀芯16与第一控制阀板15形成高通阀口16-1、控制阀板内腔15-2、第二控制阀板通道14-2、阻尼环过流孔13-1与主阀上腔1-4连通；出水口1-6通过出水通道1-2、第一控制阀板上的通道15-3、第二阀板环形槽14-3、第二阀板通道14-1、控制阀芯16与第二控制阀板14形成低通阀口16-2、控制阀板内腔15-2、第二控制阀板通道14-2、阻尼环过流孔13-1与主阀上腔1-4连通。
主阀芯11与阻尼环13间隙配合。
主阀芯11与阀座9形成的主阀口为平板阀密封结构；阀座9的侧向开有过流孔，连通出水口1-6。
底座5以螺纹连接方式安装在阀体1内，应急推杆4以螺纹连接方式安装在底座5的应急推杆通过孔内，应急推杆4和底座5上均设有用于安装防误动销钉的横孔，横孔内设有防误动销钉6。
阻尼环13材料为工程塑料聚醚醚酮PEEK、TX、或PTFE。
控制阀芯16分别与第一控制阀板15形成的高通阀口16-1和与第二控制阀板14形成的低通阀口16-2均为锥阀密封结构，密封材料配对为软-硬配合，控制阀芯16采用硬度较低的工程塑料或铝青铜，第一控制阀板15与第二控制阀板14均为经过强化处理的不锈钢材料。
主阀芯11与阀座9材料为软-硬配对材料，其中主阀芯11的材料为硬度较低的工程塑料或铝青铜，阀座9为经过强化处理的不锈钢材料；阀座9与主阀芯11接触形成密封面的上端面经过精磨加工。
工作方式和原理：通过电磁铁22动作，切换主阀上腔1-4的连通的高低压不同位置，从而控制主阀芯11开启和关闭，实现高压细水雾灭火系统的分区控制。进水口通过进水通道1-1、第一控制阀板上的通道15-1、控制阀芯16与第一控制阀板15形成高通阀口16-1、控制阀板内腔15-2、第二控制阀板通道14-2、阻尼环过流孔13-1与主阀上腔1-4连通；出水口通过出水通道1-2、第一控制阀板上的通道15-3、第二阀板环形槽14-3、第二阀板通道14-1、控制阀芯16与第二控制阀板14形成低通阀口16-2、控制阀板内腔15-2、第二控制阀板通道14-2、阻尼环过流孔13-1与主阀上腔1-4连通。
本发明开启时，在液动力、弹簧力和摩擦力共同作用下，主阀芯11处于某一动态平衡的位置，无液力阻尼控制，如无其他相关技术手段，主阀芯11工作时容易发生颤振，动态稳定性稍差。为提高阀工作的稳定性，设置阻尼环13，阻尼环13和主阀芯11以设定间隙配合，形成主阀芯工作时的机械阻尼，提高本发明工作的稳定性。
主阀芯11与阀座9形成的阀口密封为平板阀密封结构，材料为软-硬配对材料，其中主阀芯11的材料为硬度较低的工程塑料或铝青铜，阀座9为经过强化处理的不锈钢材料。阀座9与主阀芯11接触形成密封面的上端面经过精磨加工。
控制阀芯12分别与第一控制阀板15形成的高通阀口16-1和与第二控制阀板14形成的低通阀口16-2均为锥阀密封结构，密封材料配对为软-硬配合，控制阀芯12硬度较低的工程塑料或铝青铜，第一控制阀板15与第二控制阀板14均为经过强化处理的不锈钢材料。
主阀芯11采用差压控制结构，密封状态下进水口高压水经过流道作用在主阀芯11两侧面，有效作用面积为阀口密封面面积，增加了密封的可靠性，同时主弹簧12可以采用刚度较小的设计，减少了弹簧设计制造的难度；主阀芯11开启时，主阀上腔1-4连通出水口，上腔瞬间卸荷，液动力为进水口压力作用在主阀芯横截面积与密封面面积之差；主阀芯稳定时的液动力为阀口前后压差力作用在阀芯横截面上的合力，在主弹簧12刚度较小的情况下，本发明反应灵敏，可靠性高。
为适应用于消防系统的应急操作高可靠性要求，在底部设置有应急推杆4、底座5、防误动销钉6、应急手轮7、锁紧螺母8组成的机械应急开阀装置，可以通过转动应急推杆4直接推动主阀芯11应急开阀。
本发明提供的适用于高压细水雾灭火系统分区控制的先导式非液力阻尼电磁阀工作过程如下：
初始工作状态下，电磁铁22失电，在控制阀弹簧20的作用下，低通阀口16-2关闭高通阀口16-1打开。压力水通过阀体进水口、进水通道1-1、第一控制阀板上的通道15-1、控制阀芯16与第一控制阀板15形成高通阀口16-1、控制阀板内腔15-2、第二控制阀板通道14-2、阻尼环过流孔13-1流入主阀上腔1-4，在差压液动力和弹簧力共同作用下，密封主阀口。
得到控制系统发出的开启信号后，电磁铁22得电，衔铁19向附图1所示的方向上方移动，带动控制阀芯16上移，打开低通阀口16-2关闭高通阀口16-1，主阀芯上腔1-4通过阻尼环过流孔13-1、第二控制阀板通道14-2、阀板内腔15-2、低通阀口16-2、第二阀板通道14-1、第二阀板通道换形槽14-3、第一阀板通道15-3、阀体通道1-2连通出水口低压侧，同时高压水通过进水口进入主阀芯下腔1-3，在高压水液动力的作用下，主阀芯11向开启方向运动，主阀开启。在主阀芯11前后压差、主弹簧12和摩擦力等的共同作用下，主阀芯11动态稳定在某一位置，主阀持续开启。得到控制系统关闭信号后，电磁铁22失电，在控制阀弹簧20弹簧力的作用下，衔铁19带动控制阀芯16向关闭低通阀口16-2开启高通阀口16-1的方向运动，关闭低通阀口16-2开启高通阀口16-1，主阀芯上腔1-4通过第二控制阀板通道14-2、阀板内腔15-2、高通阀口16-1、第一阀板通道15-5、阀体通道1-1连通进水口高压侧，主阀芯11在主弹簧12的作用下关闭主阀口，高压水作用在主阀芯11和控制阀芯16的上端，形成液力密封，密封可靠，效果好。
如果电控失效的情况下，可以手动拔出防误动销钉6，旋转应急手轮7，在应急推杆4的作用下，推动主阀芯11向上运动，打开阀门，实现本发明的应急开启操作。
以上实施例只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述事例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种高压细水雾先导式非液力阻尼电磁分区阀，其特征在于它包括阀体（1）、第一静密封件（2）、动密封件（3）、应急推杆（4）、底座（5）、应急手轮（7）、阀座（9）、第二静密封件（10）、主阀芯（11）、主弹簧（12）、阻尼环（13）、第二控制阀板（14）、第一控制阀板（15）、控制阀芯（16）、连接杆（17）、衔铁（19）、控制阀弹簧（20）、衔铁套（21）和电磁铁（22），阀体（1）上设有进水口（1-5）、出水口（1-6）、进水通道（1-1）、出水通道（1-2）和主阀芯内腔，阀座（9）固定安装在阀体（1）内，底座（5）安装在阀体（1）的一端，并抵在阀座（9）的底部，底座（5）上设有应急推杆通过孔，第一控制阀板（15）通过第一静密封件（2）密封安装在阀体（1）的另一端，第二控制阀板（14）固定安装在阀体（1）的主阀芯内腔内，并与第一控制阀板（15）对接，阻尼环（13）固定安装在阀体（1）的主阀芯内腔内，并与第二控制阀板（14）对接，阻尼环（13）的底部设有主阀芯阻尼孔，主阀芯（11）通过动密封件（3）活动安装在阀体（1）的主阀芯内腔内，且主阀芯（11）的底部抵在阀座（9）的顶部，主阀芯（11）的顶部插入到阻尼环（13）的主阀芯阻尼孔内，主弹簧（12）的两端分别连接第二控制阀板（14）的底部和主阀芯（11）上，应急推杆（4）通过动密封件活动安装在底座（5）上的应急推杆通过孔内，应急手轮（7）通过锁紧螺母（8）与应急推杆（4）传动相连，电磁铁（22）安装在阀体（1）上，衔铁套（21）安装在电磁铁（22）内，衔铁（19）通过控制阀弹簧（20）与衔铁套（21）相连，控制阀芯（16）通过连接杆（17）与衔铁（19）相连，且控制阀芯（16）位于第二控制阀板（14）和第一控制阀板（15）之间；进水口（1-5）依次通过进水通道（1-1）、第一控制阀板上的通道（15-1）、控制阀芯（16）与第一控制阀板（15）形成高通阀口（16-1）、控制阀板内腔（15-2）、第二控制阀板通道（14-2）、阻尼环过流孔（13-1）与主阀上腔（1-4）连通；出水口（1-6）通过出水通道（1-2）、第一控制阀板上的通道（15-3）、第二阀板环形槽（14-3）、第二阀板通道（14-1）、控制阀芯（16）与第二控制阀板（14）形成低通阀口（16-2）、控制阀板内腔（15-2）、第二控制阀板通道（14-2）、阻尼环过流孔（13-1）与主阀上腔（1-4）连通。
2.根据权利要求1所述的一种高压细水雾先导式非液力阻尼电磁分区阀，其特征在于主阀芯（11）与阻尼环（13）间隙配合。
3.根据权利要求1所述的一种高压细水雾先导式非液力阻尼电磁分区阀，其特征在于主阀芯（11）与阀座（9）形成的主阀口为平板阀密封结构；阀座（9）的侧向开有过流孔，连通出水口（1-6）。
4.根据权利要求1所述的一种高压细水雾先导式非液力阻尼电磁分区阀，其特征在于底座（5）以螺纹连接方式安装在阀体（1）内，应急推杆（4）以螺纹连接方式安装在底座（5）的应急推杆通过孔内，应急推杆（4）和底座（5）上均设有用于安装防误动销钉的横孔，横孔内设有防误动销钉（6）。
5.根据权利要求1或2所述的一种高压细水雾先导式非液力阻尼电磁分区阀，其特征在于阻尼环（13）材料为工程塑料聚醚醚酮PEEK、TX、或PTFE。
6.根据权利要求1或3所述的一种高压细水雾先导式非液力阻尼电磁分区阀，其特征在于控制阀芯（16）分别与第一控制阀板（15）形成的高通阀口（16-1）和与第二控制阀板（14）形成的低通阀口（16-2）均为锥阀密封结构，密封材料配对为软-硬配合，控制阀芯（16）采用硬度较低的工程塑料或铝青铜，第一控制阀板（15）与第二控制阀板（14）均为经过强化处理的不锈钢材料。
7.根据权利要求1或4所述的一种高压细水雾先导式非液力阻尼电磁分区阀，其特征在于，主阀芯（11）与阀座（9）材料为软-硬配对材料，其中主阀芯（11）的材料为硬度较低的工程塑料或铝青铜，阀座（9）为经过强化处理的不锈钢材料；阀座（9）与主阀芯（11）接触形成密封面的上端面经过精磨加工。
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