CN1063765A - 液位控制装置 - Google Patents

Abstract

一种置于系统网络末端管路之中，由液位调控机 构和联动阀组成的液位控制装置，其特点是由上、下 活塞及其连接杆组成的活塞阀分别封住阀体上、下通 道，上活塞或连接杆上设有流体控制孔，流体可经该 孔进入上部阀腔，阀体端盖加工有流体孔用于安装连 接管，以便将联动阀和液位控制机构连成整体。本装 置与现有技术比较，具有结构简单，性能可靠等特 点。该装置特别适用于控制常压锅炉循环系统，以防 止停泵时系统回水倒灌和产生水击。

Description

本发明涉及一种置于流体系统网路末端，利用工作泵启、停所引起的系统变化，达到自动控制系统流体循环运动的液位控制装置，该装置包括阀门及其启、闭调控机构两部分组成，尤其适合于控制“上行下给”常压热水锅炉采暖循环系统。

常压热水锅炉已成为当今世界民用采暖重要设备之一，它以其安全性、经济性及使用寿命长赢得了社会和用户普遍赞誉。众所周知，常压锅炉与承压锅炉相比，两者之间差别不仅限于锅炉制造及性能方面有所不同，更为重要的是两者的采暖循环系统控制技术方面存有本质差别。换句话说，采用常压热水锅炉供暖之关键是解决好热水循环系统控制问题。因为在承压锅炉循环系统中，包括锅炉本体及采暖网络内是一个全封闭“上行下给”运行系统，循环水随着工作泵的启动或停止而循环流动或静止不动，整个供热系统不存在停泵循环水回倒灌问题。但是常压锅炉循环系统则有所不同，因其锅炉本体设有常开点，不论属于正常还是非正常（如突然停电）停泵容易造成网络回水倒灌，使循环水从锅炉本体的常压点溢出，造成网络抽空。所以就常压锅炉循环系统而言，为防止发生回水倒灌问题，必须在采暖网络的首末两端设置控制阀。

目前解决常压热水锅炉循环系统控制问题所采用的技术手段大致可分为两种，其一是由人工手动进行控制，缺点是司炉工操作程序复杂，精神负担重，而且阀门动作时间滞后较大，不能在泵启动或停止瞬间（10秒内）及时打开或关闭阀门，遇到突然停电更是无法及时控制。其二是首末两端阀门进行联动控制，既在泵出口端和网路末端阀门之间设置一套联动机构保持首、末端阀门同步动作。CN88220705号专利所公开的“自动联锁液压控制阀”便是其中一例，很显然，在常压锅炉循环系统中采用各阀联动控制手段，有利于实现常压锅炉系统中采用各阀联动控制手段，有利于实现常压锅炉系统自动化控制。

在CN88220705专利中，阀门联动原理是利用启泵或停泵造成的系统流体压力差变化，直接作用于液压联动机构中的活塞，并通过活塞直接驱动设置在回水网路末端中的闸阀，及时随泵启停而开启或关闭回水管路。该联动阀存在的问题主要有：

一、在工作泵启动、联动阀没有开启一瞬间，泵体及采暖网络设施均承受很大压力，因此对其闸阀开启时间有较严格限制，闸阀超时开启容易损坏电机、泵体及采暖网络设施;

二、采用闸阀做联动阀，其可靠性及密封性较差，而且在关闭闸阀时水击现象较严重;

三、该阀受使用条件限制较大，在地形或楼层高低不一场合下采用联网采暖，选择适合理想的配套联动阀有一定困难;

四、上述联动阀结构复杂，成本造价较高。

本发明的目的皆在于克服上述现有技术之不足而提供一种安装在系统网络末端管路之中，利用水位差变化或电磁阀自动控制阀门启闭的液位控制装置，该装置包括阀门及其调节控制机构两部分组成，不仅可用于常压热水锅炉循环系统，而且还可用于冶金、化工、石油及城市供水等似类系统。

从上述发明目的不难看出，本液位控制装置工作原理是利用液位变化操纵调控机构，并通过该机构达到同步控制阀门启闭之目的，为此本实用新型必须具备如下技术特性：当工作泵启动时，液位随之改变（下降），调控机构亦随之动作，利用系统压力自动开启阀门，使整个系统开始正常循环;当工作泵停止时，液位随之改变（上升），调控机构达到设定液位，利用系统压力自动关闭阀门，使整个系统停止循环。

以下配合附图介绍本液位控制装置具体结构特点及其应用实例。

图1是液位控制装置中阀门结构示意图。

图2是液位控制装置应用于常压锅炉循环系统结构原理图。

图1所示阀门结构（其中液位调控机构图中末画出）是本装置重要组成部分。由图1可以看出，本阀门的阀体10类似于三通阀阀体，阀体10的竖直腔内装有一套由上活塞4、下活塞13及活塞连接杆12所组成的活塞阀，其中下活塞13用于封闭阀体10竖腔下部流体出口通道，上活塞4装配在阀体10上部竖直通道内，用螺栓6、7将上、下活塞4、13与连接杆12组装成一体。上述活塞4或连接杆12上应加工流体控制孔11，该控制孔用于沟通活塞4上、下阀腔，使流体能够由控制孔11从下腔进入上腔之中。上述阀体10竖直腔上端用螺栓连接一阀盖2、该阀盖上加工有流体孔5。用连通管22连接流体孔5和液位调控机构18、19，既构成本液位控制装置（参见图2）。

上述液位调控机构由容器19和设在该容器内的浮球阀所组成，也可由浮子阀取代浮球阀18组成液位调控机构。该机构主要作用是用连接管22连接浮球（浮子）阀18控制容器19的液位变化，当浮球阀18上升达到设定某一液位时，既堵住上述流体孔5，利用系统压力驱动活塞阀关闭流体流出通道;当容积19液位下降时，浮球阀18自动开启流体孔5，活塞4上腔压力减小，利用系统压力驱使活塞阀上移，下活塞13随之开启流体通道。上述容器19中的液位变化（上升或下降）可由工作泵16不同状态（启动或停止）直接进行控制，以达到同步控制联动阀20启、闭之目的。本液位控制装置工作原理下文有详细叙述。

除上文所提及到的液位控制装置外，为了保证联动阀20具 备 良好密封性能，其阀体10与阀盖22连接部位，上、下活塞4、13与阀套3、14接触部位均应装配相应的密封垫圈1、8、9，其中活塞4最好采用皮碗式密封圈做其密封件，以提高上活塞4与阀套3之间运动密封性能。上述阀套3、14内壁可采用铜或不锈钢做衬套，以防止阀套部位腐蚀并提高活塞运动灵活性和可靠性，上述活塞阀运动行程由阀盖2控制。为防止活塞阀移动发生偏离，下活塞13底面可设置导向柱15，使导向柱15在活塞阀闭启过程中，始终不脱离阀体10流体出口通道。

本液体控制装置除采用上述机械式液位调控机构外，亦可采用电磁阀调控机构控制连接管22及阀盖流体孔5通断。电磁阀工作信号可直接利用工作泵16启动或停止操纵电磁阀开启或关闭，采用上述控制机构较之机械式调控机构更加安全可靠，而且灵敏度高，便于控制。除此之外，还可利用工作泵启、停时，其出口压力的变化将压力信号转换为电信号控制电磁阀启闭。另外，仍可以采用机械式由容器19液位升降变化做电磁阀工作信号。具体选用那种液位调控机构，可根据现场要求加以确定。

下面以常压热水锅炉循环系统为例，介绍本液位控制装置工作原理。

由图2所示可以看出，上述联动阀20的横向接口与末端管路对接装配在采暖网络21末端管路中，该阀的流体出口连通容器19，容器19中设有浮球18，利用液位升降变化控制连接管22通断，进而控制阀门20开启或关闭。本系统中，当水泵16处于非工作状态时，联动阀20亦即关闭;当水泵16工作并抽取锅炉17水时，与锅炉17相连通的容器19中的水位亦随之首先开始下降，此时浮球阀18马上自动开启，使封闭在连接管22与活塞4上腔之间的流体迅速排出，活塞4上腔压力明显降低，此刻尽管流体仍会从连接杆12中心控制孔11由下腔进入上腔，但因其流量有限，活塞阀既可在系统压力作用下向上移动，开启流体出口通道，整个系统开始正常循环。当水泵16停止时，流体继续流入容器19之中使之液位迅速恢复起始位置，浮球阀18随既关闭，并同时封闭连接管22，此时活塞阀在系统压力作用下开始回位，由于受控制孔11流通量限制，活塞阀回位时间亦受到相应控制，因此可通过调节控制孔11数量及其流通截面，达到延时控制活塞阀关闭时间之目的，同时亦解决了网络回水产生的水击问题。

本液位控制装置不仅局限于上述常压热水锅炉循环系统使用，还可适用于冶金、化工、石油及城市供水等系统。该装置可实现与工作泵同步动作、对实现系统自动化控制十分有利，而且可同时解决回水水击问题。本装置结构简单，成本低，且容易制造。其村质可根据实际应用加以选择。本装置工作性能安全、可靠，经测试其可靠性指标达99%以上。

图中标号：

1、密封垫圈  2、阀盖  3、衬套  4、上活塞  5、流体孔  6、7、螺母  8、形密封圈  9、皮碗密封圈  10、阀体  11、控制孔  12、连接杆  13、下活塞  14、衬套  15、导向柱  16、工作泵  17锅筒  18、浮球阀  19、容器  20、联动阀  21、采暖网络  22、连接管

Claims (6)

1、一种置于流体系统网络末端管路之中、由调控机构18、19和联动阀20两部分组成的液位控制装置，其联动阀20的三通阀体10的竖直腔内装配有一套活塞阀4、12、13，本装置特点是上述活塞阀由活塞连接杆12将上活塞4、下活塞13组成一体，其中下活塞13封闭阀体10竖腔下部流体出口通道，上活塞4装配在阀体10上部竖腔通道内，上活塞4或连接杆12加工有沟通活塞4上、下阀腔的流体控制孔11，阀盖2设有流体孔5并用螺栓固定在阀体10竖腔上端，连接管22连通流体孔5和调控机构18、19。

2、根据权利要求1所述的液位控制装置，其特点是所说的联动阀20阀体10上、下竖腔装有由铜或不锈钢制成的衬套3、14。

3、根据权利要求1所述的液位控制装置，其特点是所说联动阀20的上活塞4装配有皮碗式密封圈9。

4、根据权利要求1所述的液位控制装置，其特点是所说联动阀20的下活塞13底面装有导向柱15。

5、根据权利要求1所述的液位控制装置，其特点是所说的调控机构是采用容器19及设置在该容器之内与连接管22相接的浮球（浮子）阀18。

6、根据权利要求1所述的液位控制装置，其特点是所说的调控机构采用工作泵16控制与连接管22相接的电磁阀。

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