CN107420589A - 一种节能排气阀及其工作方法 - Google Patents

一种节能排气阀及其工作方法 Download PDF

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Abstract

一种节能排气阀,包括连接端口、壳体、浮球装置、三通端口、止回阀和控制阀组成,所述连接端口一端与液体输配系统的管道连接、另一端与所述壳体内部相通,所述浮球装置设于所述壳体内,所述三通端口下端与所述壳体内部相通、左端与所述止回阀连接、右端与所述控制阀连接,所述三通端口通过所述止回阀通往外界,气体通过所述连接端口从所述管道流到所述壳体内,当气体积聚在所述壳体内部时,所述壳体中的液位降低,所述浮球装置向下移动,所述壳体内部与三通端口连通,气体从壳体流到三通端口。本发明的节能排气阀及其工作方法,具有显著降低能耗、降低新建系统的泵系统的初投资与运行成本、安全可靠性高等特点。

Description

一种节能排气阀及其工作方法
技术领域
本发明涉及液体输配技术领域,具体地,涉及一种用于液体输配系统的节能排气阀及其工作方法。
背景技术
排气阀,也称真空阀,是液体输配系统的重要装置。在液体在输配系统的输运过程中,经常会有气体从中逸出,这些气体如果不能及时从输配系统中排放出去,会在管路及容器的顶部集聚成大的气泡。这些气泡可能会导致液流堵塞并给系统造成损害。这时,通过在在管道及容器水箱中气体聚集区的顶部安装排气阀,便可从系统中清除空气,确保液体系统安全平稳运行。
当前许多不同的排气阀,虽然它们彼此结构不同,但基本原理是相同的。参照图1所示,典型的排气阀由浮球装置101、排气端口110、连接端口105、外壳130和安全释压端口120组成。由于空气比水或液体的密度小,因此空气会通过连接口105从管路流入外壳130之内,相应的外壳130里的水位下降。然后,浮球装置101打开排气端口110。空气被释放到外面。排气时,壳体内水位升高。浮球装置101关闭排气端口110。
参照图2所示,典型带空气分离部件的排气阀,包括浮球装置201、连接端口205、外壳230、排气口210和空气分离装置240,可以安装在管道的任何位置。当水流过排气阀时,经过空气分离装置240后,空气与水分离。在重力作用下,空气向浮球装置201移动。浮球装置201打开或关闭排气口210,使得气体在正压作用下逸出系统。
排气阀被设计用于压力明显高于大气压力的管道和/或水箱系统。因此,许多工业配水系统必须运行超大型的泵用于排气。参照图3所示,典型工业冷却水输配系统由冷却塔301、水泵305、换热器310、320、控制阀330和排气阀340组成。管道的水阻为20米水柱。当不考虑系统最高点位置或排气阀 340位置处的正压力要求时,泵只需要提供20米水柱的扬程;然而,在实际的系统运行中,在距离地面40米的排气阀340处,需要10米水柱的正压力。相应的,水泵305必须提供总共60米水柱的压力,达到实际所需的3倍,而控制阀必须消耗多出的40米水柱的压力,这不但造成高达66%的能源浪费,还会引发控制稳定性问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节能排气阀及其工作方法,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种节能排气阀,包括连接端口、壳体、浮球装置、三通端口、止回阀和控制阀组成,所述连接端口一端与液体输配系统的管道连接、另一端与所述壳体内部相通,所述浮球装置设于所述壳体内,所述三通端口下端与所述壳体内部相通、左端与所述止回阀连接、右端与所述控制阀连接,所述三通端口通过所述止回阀通往外界,气体通过所述连接端口从所述管道流到所述壳体内,当气体积聚在所述壳体内部时,所述壳体中的液位降低,所述浮球装置向下移动,所述壳体内部与三通端口连通,气体从壳体流到三通端口。这里,节能排气阀通过所述连接端口可以安装在液体输配系统的管道和/或水箱系统的顶部,所述管道既可以是通常意义的管道,也可以是水箱,等等。所述液体输配系统可以是冷冻水水泵和管道系统、冷却水系统和管道系统、热水系统和管道系统、工艺冷却水水泵与管道系统等液体输配系统。
优选的,所述控制阀右端设有负压装置,所述三通端口通过所述控制阀与所述负压装置连通。这里,所述负压装置可为配备真空泵、并连接到真空泵的罐体,或一组真空泵,或其他任何负压装置。
优选的,所述控制阀由壳体内部的压力驱动,所述控制阀根据壳体内的压力由电动或气动执行机构实现不同开度形式。
优选的,所述控制阀为压差驱动阀、电动阀、或气动阀。
优选的,所述止回阀为自力式止回阀。优选的,所述止回阀为压差驱动阀、电力驱动阀或气动阀。
为更好地说明本发明,这里,还提供一种所述节能排气阀的工作方法,具体包括如下步骤:
S1.当所述壳体内部的压力小于A psig时,则所述控制阀将所述三通端口连接到所述负压装置,所述三通端口具有与所述负压装置相似的压力,所述止回阀关闭,气体通过所述控制阀从所述三通端口流到所述负压装置,所述A可在0.5-3.0之间调节。
S2.当所述壳体的压力高于A psig时,则所述控制阀关闭,所述三通端口内的压力近似于所述壳体内的压力,所述止回阀将三通端口连接到外界,由于所述三通端口内的压力高于外界大气压力,气体从所述三通端口流向外界。
优选的,所述控制阀由所述壳体内部的压力驱动,当所述壳体内压力大于A psig时,所述控制阀关闭;当壳体内压力不大于B psig时,所述控制阀全开;当壳体内压力为Apsig至B psig时,所述控制阀根据压力变化呈比例地部分开启,这时,所述控制阀开度与所述壳体内压力的关系可以呈反比变化,也可为其他不同的趋势、即不同曲线形状变化,且该性能曲线也可以由电动或气动执行机构来实现,所述B可在0-1.0之间调节,且B<A。
优选的,所述负压装置的压力低于所述壳体内部的最低压力1.0-5.0 psig。
优选的,所述止回阀开度根据所述三通端口内部的压力实现自动调节,当所述三通端口内部的压力小于B psig时,所述止回阀关闭;当所述三通端口内部的压力高于Apsig时,所述止回阀完全打开;当所述三通端口内部的压力为B psig至A psig之间时,所述止回阀的开度与所述三通端口内部的压力关系呈比例的部分开启,这时,所述止回阀的开度与所述三通端口内部的压力关系可以呈正比变化,也可为其他不同的趋势、即不同曲线形状变化,且该性能曲线也可以由电动或气动执行机构来实现。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:本发明的节能排气阀,通过改进液体输配系统或管道中排气系统和方法设计的各个方面,添加三通端口、控制阀和止回阀,最大限度地减少能源浪费,改善系统运行,降低泵送系统的投资成本,对系统没有正压力要求,不管系统压力是正压、负压、从正压变到负压或从负压变到正压,都能从系统中除去气体,从而允许大部分工业用液体输配系统,特别适用于液体温度低于45摄氏度的情况,使排气阀处的压力设定点从10米水柱降低到负9.4米水柱,实现系统运行中泵体扬程的大幅减少,当排气阀所处的高度高于回路阻力的一半时,将带来显著的节能收益,为新工厂减小泵体、动力系统及建筑物规模提供实施方案,确保了系统操作安全性和易于安装性;另外,这里的控制阀可以是自供电的,不需要外接电,这对于存在有毒和易燃气体的工业领域的应用尤其重要,具有显著降低能耗、降低新建系统的泵系统的初投资与运行成本、安全可靠性高等特点。
附图说明
图1为典型排气阀的基本原理图;
图2为典型带空气分离部件的排气阀的基本原理图;
图3为典型工业冷却水输配系统原理图;
图4为本发明实施例的结构原理图;
图5为本发明实施例控制阀的性能曲线图;
图6为本发明实施例止回阀的性能曲线图;
其中:101.浮球装置,105.连接端口,110.排气端口,120.安全释压端口,130.外壳,201.浮球装置,205.连接端口,210.排气端口,230.外壳,240.空气分离装置,301.冷却塔,305.水泵,310.换热器,320.换热器,330. 控制阀,340.排气阀,401.管道,405.连接端口,410.浮球装置,420.壳体, 430.三通端口,440.止回阀,450.控制阀,460.负压装置。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
参照图4-图6所示,一种节能排气阀,包括连接端口405、壳体420、浮球装置410、三通端口430、止回阀440和控制阀450组成,所述连接端口405 一端与液体输配系统的管道401连接、另一端与所述壳体420内部相通,所述浮球装置410设于所述壳体420内,所述三通端口430下端与所述壳体420 内部相通、左端与所述止回阀440连接、右端与所述控制阀450连接,所述三通端口430通过所述止回阀440通往外界,气体通过所述连接端口405从所述管道401流到所述壳体420内,当气体积聚在所述壳体420内部时,所述壳体420中的液位降低,所述浮球装置410向下移动,所述壳体420内部与三通端口430连通,气体从壳体420流到三通端口430。这里,节能排气阀通过所述连接端口405可以安装在液体输配系统的管道和/或水箱系统的顶部,所述管道401既可以是通常意义的管道,也可以是水箱,等等。所述液体输配系统可以是冷冻水水泵和管道系统、冷却水系统和管道系统、热水系统和管道系统、工艺冷却水水泵与管道系统等液体输配系统。
所述控制阀450右端设有负压装置460,所述三通端口430通过所述控制阀450与所述负压装置460连通。这里,所述负压装置460为配备真空泵、并连接到真空泵的罐体。
所述控制阀450由壳体420内部的压力驱动,所述控制阀450根据壳体420内的压力由电动或气动执行机构实现不同开度形式。
所述控制阀450为压差驱动阀、电动阀、或气动阀。
所述止回阀440为自力式止回阀,可为压差驱动阀、电力驱动阀或气动阀。
为更好地说明本发明,这里,还提供一种所述节能排气阀的工作方法,具体包括如下步骤:
S1.当所述壳体420内部的压力小于1psig时,则所述控制阀450将所述三通端口430连接到所述负压装置460,所述三通端口430具有与所述负压装置相似的压力,所述止回阀440关闭,气体通过所述控制阀450从所述三通端口430流到所述负压装置460,这里,A=1.0,B=0。
S2.当所述壳体420的压力高于1psig时,则所述控制阀450关闭,所述三通端口430内的压力近似于所述壳体420内的压力,所述止回阀440将所述三通端口430连接到外界,由于所述三通端口430内的压力高于外界大气压力,气体从所述三通端口430流向外界。
参照图5所示,所述控制阀450由所述壳体420内部的压力驱动,当所述壳体内压力大于1psig时,所述控制阀450关闭;当壳体420内压力不大于0psig时,所述控制阀450全开;当壳体420内压力处于1psig至0psig 之间时,所述控制阀450根据压力变化呈比例地部分开启,这里,所述控制阀450开度与所述壳体420内压力的关系呈反比变化。
所述负压装置的压力低于所述壳体内部的最低压力1.0-5.0psig。
参照图6所示,所述止回阀440开度根据所述三通端口430内部的压力实现自动调节,当所述三通端口430内部的压力小于0psig时,所述止回阀 440关闭;当所述三通端口430内部的压力高于1psig时,所述止回阀440 完全打开;当所述三通端口430内部的压力为0psig至1psig之间时,所述止回阀440的开度与所述三通端口内部的压力关系呈比例的部分开启,这时,所述止回阀440的开度与所述三通端口430内部的压力关系呈正比变化。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种节能排气阀,其特征在于,包括连接端口、壳体、浮球装置、三通端口、止回阀和控制阀组成,所述连接端口一端与液体输配系统的管道连接、另一端与所述壳体内部相通,所述浮球装置设于所述壳体内,所述三通端口下端与所述壳体内部相通、左端与所述止回阀连接、右端与所述控制阀连接,所述三通端口通过所述止回阀通往外界,气体通过所述连接端口从所述管道流到所述壳体内,当气体积聚在所述壳体内部时,所述壳体中的液位降低,所述浮球装置向下移动,所述壳体内部与三通端口连通,气体从壳体流到三通端口。
2.根据权利要求1所述的节能排气阀,其特征在于,所述控制阀右端设有负压装置,所述三通端口通过所述控制阀与所述负压装置连通。
3.根据权利要求2所述的节能排气阀,其特征在于,所述负压装置可为配备真空泵、并连接到真空泵的罐体,或一组真空泵。
4.根据权利要求2所述的节能排气阀,其特征在于,所述控制阀由壳体内部的压力驱动,所述控制阀根据壳体内的压力由电动或气动执行机构实现不同开度形式。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的节能排气阀,其特征在于,所述止回阀为自力式止回阀。
6.根据权利要求5所述的节能排气阀,其特征在于,所述控制阀、止回阀分别为压差驱动阀、电力驱动阀或气动阀。
7.一种所述节能排气阀的工作方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
S1.当所述壳体内部的压力小于A psig时,则所述控制阀将所述三通端口连接到所述负压装置,所述三通端口具有与所述负压装置相似的压力,所述止回阀关闭,气体通过所述控制阀从所述三通端口流到所述负压装置,所述A可在0.5-3.0之间调节;
S2.当所述壳体的压力高于A psig时,则所述控制阀关闭,所述三通端口内的压力近似于所述壳体内的压力,所述止回阀将三通端口连接到外界,由于所述三通端口内的压力高于外界大气压力,气体从所述三通端口流向外界。
8.根据权利要求7所述的节能排气阀的工作方法,其特征在于,所述控制阀由所述壳体内部的压力驱动,当所述壳体内压力大于A psig时,所述控制阀关闭;当壳体内压力不大于B psig时,所述控制阀全开;当壳体内压力为A psig至B psig时,所述控制阀根据压力变化呈比例地部分开启,所述B可在0-1.0之间调节,且B<A。
9.根据权利要求8所述的节能排气阀的工作方法,其特征在于,所述负压装置的压力低于所述壳体内部的最低压力1.0-5.0psig。
10.根据权利要求8或9所述的节能排气阀的工作方法,其特征在于,所述止回阀开度根据所述三通端口内部的压力实现自动调节,当所述三通端口内部的压力小于B psig时,所述止回阀关闭;当所述三通端口内部的压力高于A psig时,所述止回阀完全打开;当所述三通端口内部的压力为B psig至A psig之间时,所述止回阀的开度与所述三通端口内部的压力关系呈比例的部分开启。
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