CN106257122B - 新型复合式高速排气进气阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型复合式高速排气进气阀，具有阀体、阀盖、浮球，其特征在于：所述浮球为球形浮体，在浮球上方设置有导向长度高、比重比浮球小、底部有与浮球配合的内锥台孔的升降罩；在浮球与升降罩外面设置有浮球罩，所述浮球罩底部设有具有若干螺旋形导叶的导流片；在阀体筒体的适当高度处设有排气功能检测装置。本发明对安装垂直度要求降低；有效防止大量的水从大排气孔中喷出，并能方便、随时地对排气功能进行检测。

Description

新型复合式高速排气进气阀

技术领域

本发明涉及一种进排气阀门，尤其涉及给排水管道中的复合式高速排气进气阀。

背景技术

为了提高输送效率和防止输送管道因负压而受到损坏，复合式高速排气进气阀（以下简称排气阀）广泛应用于输水管道上，一般安装在管道的最高处或容易集聚空气的位置。排气阀的结构型式较多，其中CN200420103028X专利所公开的整体式排气阀和CN103470836专利所公开的分体式排气阀已被国标列为典型构造，但这类阀门存在以下问题：1）不能在倾斜度稍大（例如＞2°）的管道上使用，如果安装后排气阀的垂直度偏差较大，那么由于浮力方向与大、小排气孔要求密封的方向不一致，虽然升降罩或浮球增设了导向机构，但由于运动副间的配合间隙较大，尤其是浮球的导向长度较短，它们上升时容易与相应孔的内壁接触，造成歪斜别死，或者因大小排气孔的阀座与阀瓣不能精确对中，致使密封不可靠造成漏水，因此国标规定排气阀的安装垂直度应＜2°，这就给安装和管道的铺设增加难度；有的排气阀为了解决上述问题，采用长圆筒浮球，这样虽然介决了小排气孔的密封问题，但增加了阀的高度，这就要求比较高的地下井；2）初次或管道系统检修后再次供水时，当排气结束，水进入排气阀后，由于阀内水道较窄，流速高，而升降罩的上升速度跟不上，因此在大排气孔关闭前，有大量的水从大排气孔中向外喷出，污染了周围环境；3）由于输送的水中不可避免地带有微量杂质，使用日久后会影响到排气功能，例如造成小排气孔堵塞；还有小排气孔表面的橡胶，日久容易变性，与浮球发生“粘着”，致使失去排气功能。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的不足，从而开发一种可以安装在倾斜度较大

（＜5°）的管道上、减少水的向外喷出量，并有利于吸收水锤冲击波和方便进行排气功能检测的新型复合式高速排气进气阀。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种新型复合式高速排气进气阀，具有阀体、阀盖、浮球，其特征在于：所述浮球为球形浮体，在浮球上方设置有导向长度高、比重比浮球小、底部有与浮球配合的内锥台孔的升降罩；在浮球与升降罩外面设置有浮球罩，所述浮球罩底部设置有具有若干螺旋形导叶的导流片；在阀体筒体的适当高度处设有排气功能检测装置。

本发明的技术方案还可以进一步完善：

作为优选，所述阀盖的外形为阶梯形，直径上大下小，外缘有若干个安装孔，中央设有大排气孔，上端面上靠近大排气孔的附近均布有若干一定高度的凸块，用于安装排气罩，下端面的环形倒梯形槽中嵌有O形密封圈一作为大排气孔的阀座，下端的下凸台与阀体上端的下凹槽松配，并压紧浮球罩；下端的上凸台与阀体上端的上凹槽相配，并压紧O形密封圈二，以防介质外泄。

作为优选，所述排气罩形似一倒扣的碟子，用螺钉固定在阀盖上端面的凸块上；排气罩与阀盖之间的空腔为排气腔。

作为优选，所述浮球罩是一个上端带有短边法兰、有圆弧底的薄壁圆筒，设置在阀体的筒体内，圆筒上端的外圆与阀体上端内凸肩的通孔滑配，上端的短边法兰被压紧在阀盖的下端面与阀体上端的下凹槽之间，圆筒的外壁与阀体筒体的内壁形成环形腔；圆筒上部的四周壁上设有若干个均分的排气窗，排气窗的上边与阀体上端的内凸肩的下端面形成缓冲坑；球形底侧面的适当位置上设有一个通水孔，底部中央的上侧固定有缓冲垫,防止浮球快速下落时受到损坏；底部的下端设有一个中心有螺孔的小凸台，用以固定导流片。

作为优选，所述升降罩的主体是一个圆柱体，其外圆与浮球罩的内孔动配，上端面有一个凸出的外锥台，外锥台的最大直径略小于大排气孔的直径，当大排气孔关闭前，通气或通水面积逐渐减小，使关闭速度逐渐降低，达到减少冲击力的目的；升降罩的底部有一与浮球配合的内锥台孔；外锥台的中心有一阶梯孔，与内锥台孔顶面贯通，阶梯孔的中心线与圆柱体的中心线一致，阶梯孔的下部设有中心具有小排气孔的阶梯形排气嘴，并由具有中心通孔的紧定螺钉固定；排气嘴下部四周覆有橡胶，排气嘴的下端稍凸出内锥台孔的顶面，作为小排气孔和阀座：在圆柱体外表面与内锥孔顶面的等等高位置上钻有三对径向小孔，每对间夹角为60°，每对两孔间夹角为150°；

安装后上述各零件的中心线在同一直线上，并与阀体的下端面垂直。

作为优选，所述排气功能检测装置包括带手轮的检测螺钉、侧腔、小孔一及其外侧的锥形阀座；侧腔的外侧设有内螺纹，与检测螺钉的外螺纹旋合，检测螺钉的头部设有锥台，锥台的锥度与小孔一外侧的锥形阀座一致，二者组成阀口；检测螺钉中心钻有盲孔,直径方向钻有小孔二,小孔二和盲孔垂直相通；装配后，检测螺钉及其端部的锥台与小孔一及其外侧的锥形阀座的中心线一致。

本发明有益效果是：

1）球形浮体上方设有导向长度高、比重比浮球小、并且底部有与浮球配合的内锥台孔的升降罩，由于导向长度高，因此可以安装在倾斜度较大（例如＜5°）的管道上，并使阀内含气量增加，有利于吸收水锤冲击波和防止水冰冻膨胀而胀裂阀体；由于升降罩比重小，在进水后，提早了升降罩的上升时间，较早地关闭了大排气孔，减少了向外喷出的水量；

2）浮体罩底部设置了具有若干螺旋形导叶的导流片，使水流在环形腔中呈螺旋形上升，减缓了水流的上升速度，并且在阀体与浮球罩的连接部位设有缓冲坑，使上升的水流进一步减速，做到与大排气孔的关闭基本同步，减少了向外喷出的水量；

3）设置了排气功能检测装置，能方便、随时地对小排气孔的排气功能进行检测。

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图（阀内无水时状态）；

附图2是图1的排气结束时状态。

附图标记说明：1、导流片，2、浮球罩，3、浮球，4、升降罩，5、排气嘴，6、紧定螺钉，7、阀体，8、O形密封圈一，9、O形密封圈二，10、阀盖，11、螺栓，12、螺母，13、排气罩，14、螺钉，15检测螺钉；

H、导向长度，H1、环形腔，H2、中间腔，H3、侧腔，H4、排气腔；

d、径向小孔，a、排气窗， c、小排气孔， b、大排气孔， n、缓冲坑，m、通水通，e、小孔一， f、小孔二，g、盲孔。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明。

实施例：

如图1所示，本发明由导流片1、浮球罩2、浮球3、升降罩4、排气嘴5、紧定螺钉6、阀体7、O形密封圈一8、O形密封圈二9、阀盖10、螺栓11、螺母12、排气罩13、螺钉14及检测螺钉15组成。

阀体7是一个两端具有法兰、中部是筒体的中空阀壳，下通孔为进水口h，直径比筒体内径小；下法兰一般与检修阀（图上未画）的上法兰连接，检修阀的下法兰与通水管道的相应法兰连接，在检修排气阀时将检修阀关闭，以免管道内的水外喷；上法兰的外缘设有8-12个均布的安装孔，用螺栓11、螺母12等将阀体7、阀盖10及浮球罩2固定成一体；上通孔上方设有上、下二个凹槽及一个内凸肩，O形密封圈二9设置在上凹槽中。

阀盖10的外形为阶梯形，直径上大下小，外缘有4-8个安装孔，数量、大小、分布与阀体7上法兰上的安装孔一致；中央设有大排气孔b；上端面上靠近大排气孔b的附近均布有三个有一定高度的凸块；下端面的环形倒梯形槽中嵌有O形密封圈一8作为大排气孔b的阀座；下端的下凸台与阀体7上端的下凹槽松配，并压紧浮球罩2；下端的上凸台与阀体7上端的上凹槽相配，并压紧O形密封圈二9，以防介质外泄。

排气罩13形似一倒扣的碟子，由透明材料制成，用螺钉固定在阀盖10上端面的三个凸块上，其作用有四：1）防止从大排气孔b中喷出的水向四周飞溅；2）防止外界污物进入排气阀；3）观察大、小排气孔的密封情况；4）初次向管道充水时，根据大排气孔是否关闭，确认管道内的充水情况。排气罩13与阀盖10之间的空腔为排气腔H4。

浮球罩2是一个上端带有短边法兰、有圆弧底的薄壁圆筒，设置在阀体7的筒体内，圆筒上端的外圆与阀体7上端内凸肩的通孔滑配，上端的短边法兰被压紧在阀盖10的下端面与阀体7上端的下凹槽之间，圆筒的外壁与阀体7筒体的内壁形成环形腔H1；圆筒上部的四周壁上设有6个均分的排气窗a，窗a的上边与阀体7上端的内凸肩的下端面形成缓冲坑n；球形底侧面的适当位置上设有一个通水孔m，底部中央的上侧固定有缓冲垫k,防止球形浮球3快速下落时受到损坏，底部的下端设有一个中心有螺孔的方形小凸台，用以用螺钉固定导流片1。导流片1由4-8片导叶组成，导叶具有一定的角度，水流经过导流片1后，会在环形腔H1中螺旋上升，以减慢水流上升的速度。

升降罩4的圆柱体动配在浮球罩2的内孔中，可在其中上下自由移动，配合高度H足以防止其在安装垂直度5°时，上下运动不歪斜别死；上端面有一个凸出的外锥台，外锥台的最大直径略小于大排气孔b的直径，用以在大排气孔关闭前通气（水）面积逐渐减小，使关闭速度逐渐降低，减少冲击力；圆柱体底部有一具有特定角度的内锥台孔；外锥台的中心有一阶梯孔，与内锥台孔顶面贯通，阶梯孔的中心线与圆柱体的中心线一致，阶梯孔的下部设有中心具有小排气孔c阶梯形排气嘴5，并由具有中心通孔的紧定螺钉6固定，排气嘴5下部四周覆有橡胶，排气嘴5的下端稍凸出内锥台孔的顶面作为小排气孔c的阀座；在圆柱体外表面与内锥台顶面的等高位置上钻有三对径向小孔d，每对间夹角为60°，每对二孔间夹角为150°，这样，不管升降罩4转到什么位置，至少有三个孔与排气窗a相通；当升降罩4在水浮力作用下上升到最高位置时，圆柱体的上端面与O形密封圈一8接触，将大排气孔b关闭，并在内压作用下压紧不漏水，此时径向小孔d的上边比排气窗a的上边略低。升降罩4采用树脂产品，比重比浮球3的比重小。

由于球形体的承压强度较高，因此采用具有不锈钢外壳的浮球3，用于关闭小排气孔c，其重量不能太轻，否则小排气孔很难打开，一般为0.7-0.8；浮球3设置在升降罩4的内锥台孔下方，当浮球3与排气嘴的下端面接触时，与四周的内锥面仅有很小的间隙，以保证在倾斜安装时，能使小排气孔c保持密封。其上方的空间为中间腔H2。

安装后上述各零件的中心线在同一直线上，并与阀体7的下端面垂直。

排气功能检测装置设置在阀体7筒体的适当高度上，其高度由输送介质、浮球和浮球罩的比重及腔体内气体的压力和输送介质的压力确定，由于输送介质的压力是变动的，因而阀内气体时而压缩时而膨胀，故水位是上下波动的，但必须保证在排气阀功能正常的情况下，此高度在波动的最低水位以下。

检测装置由检测螺钉15、侧腔H3、小孔一e及其外侧的锥形阀座等组成，侧腔H3的外侧设有内螺纹，与检测螺钉15的外螺纹旋合，检测螺钉15的头部设有锥台，锥台的锥度与小孔一e外侧的锥形阀座一致，二者组成阀口，检测螺钉15另一端的手轮外圆上滚有直纹，中心钻有盲孔g,直径方向钻有小孔二f, 小孔二 f和盲孔g垂直相通。装配后，检测螺钉15及其端部的锥台与小孔一e及其外侧的锥形阀座的中心线一致。

本发明的工作原理：

阀内无水时（图1），浮球3和升降罩4位于浮球罩2的底部。当初次或管道系统检修后再次向管道供水时，管道内的大量空气通过检修阀、进水口h、导叶1、环形腔 H1、排气窗a、进入浮球罩2内，然后通过大排气孔b及排气腔H4快速向外排出。由于排气阀一般安装在管道的最高处，因此当管道中充满水后，水才进入排气阀，由于导叶1的作用，使进入环形腔H1的水流呈螺旋式上升，减缓了水流的上升速度；上升的水流在顶部的缓冲坑n中又得到了进一步减速；同时水从浮球罩2底部的孔m进入浮球罩2的底部，由于通水孔m偏离筒底，因此能最大限度地将来自管道内的空气引入到环形腔H1中排出，而减少进入浮体罩2内的空气量，以免影响到浮球3等的上升；由于升降罩4的比重比浮球3小，因此首先上升；通水孔m的大小和导叶的角度能基本上保证当环形腔H1中的水流从大排气孔b中喷出时，大排气孔b接近关闭，停止快速排气，这样防止了大量的水向外喷出而污染环境。水中残留的空气由上升的浮球3在一定的压力下，通过小排气孔c排出，接着浮球3将小排气孔c关闭（图2），排气结束，此时阀内必须排出的空气几乎都已排出。由于升降罩4的导向长度H较大，因此上升速度平稳均匀，即使与浮体罩2的配合间隙稍大，也不会发生因歪斜别死而不能关闭大排气孔。

当充水完成，大排气孔b和小排气孔c关闭后，在升降罩4下端面以上的环形腔H1中积存有较多的空气，且通过径向小孔d与中间腔H2相通，这部分空气是密闭的，并且具有一定的压力，因此在正常供水的情况下，大排气孔b是不会打开的。在供水过程中随着温度和压力的变化，水中的空气被释放出来，并向环形腔H1及中间腔H2的上方集聚，气压不断升高，阀腔内的水位随之下降，浮球3所受的浮力也随之减小，当浮球3的重量超过所受的浮力与小排气孔c因内外压差所受的向上推力之和时，浮球3下降，小排气孔c打开，环形腔H1中的有压气体通过小孔d和中间腔H2，从小排气孔c向外排出，有压气体排出后，阀腔内的水位升高，浮球3上升，再次将小排气孔c关闭，如此反复循环，因此在排气阀正常工作时，小排气孔是不停地在工作着。

当管道排水时，管道内产生负压，阀内的水位迅速下降，浮球3和升降罩4回落到浮球罩2的底部，外界的空气经排气阀，与排气时相反的顺序向管道内补气，消除了管道内的负压，防止管道因产生负压而损坏。

由于升降罩4的导向长度H较长，加之中间腔H2的空间较小，因此在环形腔H1上部的空气量较多，即水位较低，因为空气是弹性体，这不但有利吸收水锤冲击波，并能防止因冰冻膨胀而胀裂阀体。

排气功能检测装置

排气阀故障有二：一是大小排气孔因杂物卡住等原因造成漏水，这可从透明排气罩13上方往下一望便知，如果发现漏水，可拆下排气罩13进行相应处理。二是小排气孔因污物堵死，或小排气孔下端密封橡胶日久变质，与浮球3粘结在一起，即使水位下降，浮球也不下降，此时小排气孔失去排气功能。本装置可随时且方便地对这种故障进行检测。

如前所述，正常供水情况下环形腔H1内的水位应该在小孔e以上，如果小排气孔不再起排气功能，那么环形腔H1中的气体气压增加，水位会降低至小孔e之下。

检测方法如下：转动检测螺钉15，打开阀口，环形腔H1通过小孔一e、阀口、侧腔H3、及小孔二f与盲孔g相通，如果从盲孔g中首先喷出的是水，那么可以确认小排气孔排气功能正常，如果首先喷出的是气，那么可以确认功能不正常。

此外，在拆卸排气阀进行检修时，应首先通过该装置将阀体中的有压气体排出，避免由于内压使阀盖等飞起伤人。

Claims (5)

1.一种复合式高速排气进气阀，具有阀体（7）、阀盖（10）、浮球（3），其特征在于：在球形浮球（3）上方，设置有导向长度长、比重比浮球小、底部有与浮球配合的内锥台孔的升降罩（4）；在浮球（3）与升降罩（4）外面设置有浮球罩（2），所述浮球罩底部设有若干具有螺旋形导叶的导流片（1）；在阀体（7）筒体的适当高度处设有排气功能检测装置；所述排气功能检测装置包括带手轮的检测螺钉（15）、侧腔（H3）、小孔一（e）及其外侧的锥形阀座；侧腔（H3）的外侧设有内螺纹，与检测螺钉（15）的外螺纹旋合，检测螺钉（15）的头部设有锥台，锥台的锥度与小孔一（e）外侧的锥形阀座一致，二者组成阀口；检测螺钉（15）中心钻有盲孔（g）,直径方向钻有小孔二（f）,小孔二（f）和盲孔（g）垂直相通；装配后，检测螺钉（15）及其端部的锥台与小孔一（e）及其外侧的锥形阀座的中心线一致。

2.根据权利要求1所述的复合式高速排气进气阀，其特征在于：所述阀盖（10）的外形为阶梯形，直径上大下小，外缘有若干个安装孔，中央设有大排气孔（b）；上端面上靠近大排气孔（b）的附近均布有若干一定高度的凸块，用于安装排气罩（13）；下端面的环形倒梯形槽中嵌有O形密封圈一（8）作为大排气孔（b）的阀座；下端的下凸台与阀体（7）上端的下凹槽松配，并压紧浮球罩（2）；下端的上凸台与阀体（7）上端的上凹槽相配，并压紧O形密封圈二（9），以防介质外泄。

3.根据权利要求2所述的复合式高速排气进气阀，其特征在于：所述排气罩（13）形似一倒扣的碟子，由透明材料制成，用螺钉固定在阀盖（10）上端面的凸块上；排气罩（13）与阀盖（10）之间的空腔为排气腔（H4）。

4.根据权利要求1或2或3所述的复合式高速排气进气阀，其特征在于：所述浮球罩（2）设置在阀体（7）的筒体内，是一个上端带有短边法兰、有圆弧底的薄壁圆筒，圆筒上端的外圆与阀体（7）上端内凸肩的通孔滑配，上端的短边法兰被压紧在阀盖（10）的下端面与阀体（7）上端的下凹槽之间，圆筒的外壁与阀体（7）筒体的内壁形成环形腔（H1）；圆筒上部的四周壁上设有6个均分的排气窗（a），排气窗（a）的上边与阀体（7）上端的内凸肩的下端面形成缓冲坑（n）；球形底侧面的适当位置上设有一个通水孔（m），底部中央的上侧固定有缓冲垫（k）,防止浮球（3）快速下落时受到损坏；底部的下端设有一个中心有螺孔的小凸台，用以固定导流片（1）。

5.根据权利要求1或2或3所述的复合式高速排气进气阀，其特征在于：所述升降罩（4）的主体是一个圆柱体，其外圆与浮球罩（2）的内孔动配，上端面有一个凸出的外锥台，外锥台的最大直径略小于大排气孔（b）的直径；升降罩（4）圆柱体底部有一与浮球（3）配合的内锥台孔；外锥台的中心有一阶梯孔，与内锥台孔顶面贯通，阶梯孔的中心线与圆柱体的中心线一致，阶梯孔的下部设有中心具有小排气孔（c）的阶梯形排气嘴（5），并由具有中心通孔的紧定螺钉（6）固定；排气嘴（5）下部四周覆有橡胶，排气嘴（5）的下端稍凸出内锥台孔的顶面，作为小排气孔（c）的阀座：在圆柱体外表面与内锥台孔顶面的等高位置上钻有三对径向小孔（d），每对间夹角为60°，每对两孔间夹角为150°；

安装后上述各零件的中心线在同一直线上，并与阀体（7）的下端面垂直。