CN107956886B - 一种自带检修过滤的快吸缓排式空气阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气阀技术领域，公开了一种自带检修过滤的快吸缓排式空气阀。所述自带检修过滤的快吸缓排式空气阀包括空气阀主体和阀门组件，所述空气阀主体的阀开口处与阀门组件连接，所述阀门组件包括阀体和阀体通断机构，所述阀体内腔为S型流道，所述S型流道两端分别设有空气阀主体连接口和管道连接口，所述阀体通断机构将S型流道分割成左右两个腔体用于切断或连通空气阀主体连接口和管道连接口之间的流量，设有空气阀主体连接口的腔体内还设有过滤筒，所述过滤筒为双层结构，包括外滤网、内滤网和支撑板。本发明自带检修过滤的快吸缓排式空气阀无需为空气阀再单独配置检修阀和过滤器，且具备空气阀原有的全部功能。

Description

一种自带检修过滤的快吸缓排式空气阀

技术领域

本发明涉及空气阀技术领域，更具体地，涉及一种集空气阀功能、检修过滤功能以及加强空气阀快吸缓排的自带检修过滤的快吸缓排式空气阀。

背景技术

在长距离输水管线中，管内积压的气体会使得管线充水效率降低甚至很难顺利完成，因此管线充水时需要利用高速进排气阀 ( 空气阀 ) 以排除管内的气体。管线上安装的各种空气阀，在其入口应当安装检修阀，以用于空气阀的检修，而空气阀因杂物卡阻而出现密封漏水的故障最为常见,检修时先关闭安装在空气阀下面的检修阀,再拆卸和解体空气阀所有零件进行杂物清理，劳动强度大，检修时间长；在空气阀与管道之间缺乏过滤和缓冲装置，当管道快速充水或发生断流水柱弥合时，气液两相流从空气阀喷出常会引起空气阀突然关闭，从而引发空气阀关阀水锤，导致管线和设备损坏，甚至发生爆管事故。

管线介质中通常含有各种杂质，特别是原水工况，树叶、水生杂草、各种漂浮物及废弃物均很常见。介质中的杂质一旦进入空气阀，空气阀的密封即告失效，导致空气阀长期漏水，这将造成严重后果。如果同时安装单独的检修阀和单独的过滤器，会造成空气阀安装位置大幅增高，并且单独维修也麻烦。

在管线供水初期，管道内是空的，存有大量空气，管道充水时需要空气阀排除管道内的空气。在管线起伏段，局部充水速度会加快，排气速度也会相应提高。充水速度过快将会对管道造成强烈冲击，充水速度过快容易在空气阀排气时产生气液两相流，而气液两相流最容易导致空气阀在未排尽空气的情况下突然关闭，产生空气阀关阀水锤，导致管线和设备损坏，严重时会发生爆管事故。在管线停止供水一段时间后，在管线的起伏段将产生分断的水柱，恢复供水时，分离的水柱之间存在的空气将被排出，若排气过快，断流水柱弥合速度就快，易产生断流水柱弥合水锤。

一种理想的空气阀，其吸气动作要快，排气速度应合适，排气速度太快反而容易引发管道气爆和断流水柱弥合水锤，合适的排气阻力可在管道内临时截留部分空气形成缓冲气囊，限制过快而不安全的充水速度，降低断流水柱弥合能量，减消水锤危害，这对管道防护有利。

发明内容

本发明解决的技术问题针对现有技术的不足，不改变空气阀的结构，无需为空气阀再单独配置检修阀和过滤器，提供一种自带检修过滤的快吸缓排式空气阀，将空气阀与检修阀结合一体，兼具空气阀原本全部功能的前提下，自带检修、过滤和快吸缓排功能，避免空气阀突然关闭产生水锤，进而导致管线发生水锤事故。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

提供一种自带检修过滤的快吸缓排式空气阀，包括空气阀主体和阀门组件，所述空气阀主体的阀开口处与阀门组件连接，所述阀门组件包括阀体和阀体通断机构，所述阀体内腔为S型流道，所述S型流道两端分别设有空气阀主体连接口和管道连接口，所述阀体通断机构将S型流道分割成左右两个腔体用于切断或连通空气阀主体连接口和管道连接口之间的流量，设有空气阀主体连接口的腔体内还设有过滤筒，所述过滤筒为双层结构，包括外滤网、内滤网和支撑板，所述内滤网套入外滤网内，所述内滤网的孔径小于外滤网，所述支撑板固定在过滤筒一端的开口处，所述阀体内腔还设有开口，所述开口处设有与开口可拆卸密封连接的阀盖，所述过滤筒的一端抵接在阀盖上，另一端抵接在阀体密封座的凹槽内，并且端口对应阀体通断机构。

其中，阀体通断机构可以采用截止阀或闸阀的锁紧机构，包括阀瓣、阀座、阀杆和手轮，所述阀瓣与阀杆连接，所述阀杆与手轮连接，所述阀座固定在左右两个腔体的分割处，转动手轮通过阀杆升降来控制阀瓣的密封面与阀座的密封面接触实现截断。

本发明阀体内腔流道呈S型，对水流阻力较大，而对气流阻力相对较小，故吸气和排气畅通，而对高速涌入的水流却能大幅降低其流速和冲击，可完全避免气液两相流高速排放→冲击空气阀浮子→空气阀猛然关闭→发生空气阀关阀水锤的现象。此外，本发明过滤筒不仅能阻挡杂质，而且在空气阀吸气时，气流从外部进入，过滤筒内部截留的杂质在外部气流作用下将离开过滤孔，不影响气流进入，结合S型流道同时帮助空气阀实现快吸缓排的功能，进而在不改变空气阀结构的前提下，通过阀门组件的辅助来实现过滤、检修，并且增强空气阀主体的快吸缓排功能，无需再单独安装过滤器。

本发明将过滤筒设计成双层结构，其中所述内滤网的孔径小于外滤网，相应的强度要小于外滤网，两层滤网通过点焊固定，过滤筒强度高，耐冲击性能好，并且过滤筒的端口对应阀体通断机构，避免过滤筒上的滤网直接面对水流的冲击，通过阀盖实现过滤筒可拆卸安装在阀体内，在不拆卸空气阀的情况下，在线对过滤筒进行清理，且检修方便易行，工作量尽可能少，单人即可轻松完成。

进一步地，所述空气阀主体与阀门组件可拆卸连接。优选地，所述空气阀主体与阀门组件通过法兰连接。将空气阀主体与阀门组件通过可拆卸式组件连接，便于维修和更换。

进一步地，所述空气阀主体与阀门组件为整体式，优选地，所述空气阀主体与阀门组件通过铸造成一体，将空气阀主体与阀门组件无缝连接密封效果更好，避免法兰连接产生的泄露点。

进一步地，所述空气阀主体为防水锤空气阀。

进一步地，所述空气阀主体为角型空气阀。

进一步地，所述阀门组件采用金属采用楔紧式金属硬密封，耐磨损，比普通阀密封可靠，服役寿命长，操作更轻便。

进一步地，所述阀盖与过滤筒接触的内表面为内凹结构，该内凹部位可以容纳一部分被过滤筒拦阻的杂物，因为被过滤筒拦阻的杂物总是趋向于被水流冲向阀盖的凹陷处，这可以适当延长过滤筒的维护时间；所述阀盖上还设有泄压螺塞，以保障检修维护时的人身安全；所述阀盖与开口通过螺栓密封连接。

为了过滤筒拆取方便，在过滤筒内设有便于装拆的加强筋，取出阀盖时通过加强筋即可将过滤筒拉出阀体，加强筋的数量可以设置成多个，进一步地提高了过滤筒的强度以及与阀体连接的稳固性，不仅能起到方便拆卸过滤筒的作用，还能加强过滤筒的强度，进而与阀体连接地更稳固。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

本发明自带检修过滤的快吸缓排式空气阀适合在新的管道中安装，无需为空气阀再单独配置检修阀和过滤器，且具备空气阀原有的全部功能，并且在不改变空气阀结构的基础，通过连接阀门组件，自带检修阀，安装时不再需要为空气阀配套检修阀，自带过滤器，滤除水中杂质，提高空气阀工作可靠性，阀门组件内部流道呈S形，对水阻力大，对气阻力小，有利于排气，不利于排水，可减少或避免空气阀关闭瞬间气液两相流的喷发现象，增强空气阀的快吸缓排功能，空气阀和过滤器带压状态下的在线检修和维护功能，楔紧式金属硬密封，操作轻便、服役寿命长。

本发明集检修和过滤功能于一体，既可以对空气阀进行检修，又具备杂质过滤功能，由于阀体内腔流道呈S型，对水流阻力较大，而对气流阻力相对较小，故吸气和排气畅通，而对高速涌入的水流却能大幅降低其流速和冲击，可完全避免气液两相流高速排放→冲击空气阀浮子→空气阀猛然关闭→发生空气阀关阀水锤的现象，并且搭配过滤筒作为过滤器，在空气阀吸气时，气流从外部进入，过滤筒内部截留的杂质在外部气流作用下将离开过滤孔，不影响气流进入；而在空气阀排气时，过滤筒将减缓气流排出的速度，过滤筒不仅能阻挡杂质，而且从结构上帮助空气阀实现快吸缓排的功能，有利于空气阀更好地发挥作用，此外，采用过滤筒作为过滤器还能避免过滤筒上的滤网直接面对水流的冲击，减少变形提高使用寿命。

本发明过滤筒采用双层结构，结构强度更好，不易变形，内层采用细不锈钢丝编织的内滤网过滤效果好，但是其强度不高，容易被压扁变形，因此在外层再设计一个冲压有大孔的卷筒孔板,由于气孔较大，过滤功能相较不锈钢丝编织的滤网过滤精细度要差,但是冲孔的钢板,强度好，通过点焊连接，并且在过滤筒一端的开口处点焊固定支撑板，进而兼具过滤精细程度和强度。

本发明为了过滤筒拆取方便，在过滤筒内设有便于装拆的加强筋，取出阀盖时通过加强筋即可将过滤筒拉出阀体，加强筋的数量可以设置成多个，进一步地提高了过滤筒的强度以及与阀体连接的稳固性，不仅能起到方便拆卸过滤筒的作用，还能加强过滤筒的强度，进而与阀体连接地更稳固。

本发明在线维护简单、方便、省力。对空气阀的维护检修就变成了对阀门组件的维护，即对过滤筒的清理。而对过滤筒的清理是非常轻便易行的：截断管道压力介质→拧松阀盖上的泄压螺塞，卸压→取下阀盖→通过加强筋取出过滤筒，清理杂质→安装过滤筒→装上阀盖，拧紧泄压螺塞→开启管道压力介质→检修完成，空气阀恢复正常使用。在整个维护过程中无需拆卸空气阀，单人操作轻松完成。无论是在狭小的阀门井中，还是在管道高出地面、空气阀高出管道一定高度的情形下，单人维护、无需野外起吊设备、无需第二人协助拆卸空气阀零件搬下抬上，且全过程不与易损的法兰密封件接触，维护操作简单而迅速，极具人性化，真正实现轻松省力的在线维护。

本发明能确保空气阀在使用中永不会因杂质侵入空气阀而导致的密封失效而发生空气阀漏水现象，且附带防水锤功能，有利于空气阀的长期工作，保护管道安全。

附图说明

图1 阀体示意图。

图2 实施例1自带检修过滤的快吸缓排式空气阀主视图。

图3 实施例1自带检修过滤的快吸缓排式空气阀结构示意图。

图4 阀门组件阀剖视图。

图5 过滤筒主视图。

图6 支撑板与过滤筒焊接示意图。

图7 外滤网结构示意图。

图8 内滤网结构示意图。

图9 过滤筒结构示意图。

图10 实施例2过滤筒结构示意图。

图11 实施例3自带检修过滤的快吸缓排式空气阀结构示意图。

其中，1-阀体，2-空气阀主体连接口，3-管道连接口，4-左腔体，5-右腔体，6-阀座，7-阀瓣，7-1阀瓣关闭状态，7-2阀瓣开启状态，8-阀杆，9-手轮，10-过滤筒，11-阀盖，12-螺栓、13-泄压螺塞，14-观察窗口，15-开口，16-支撑板，17-外滤网，18-内滤网，19-内、外滤网点焊固定点，20-支撑板与筒壁点焊固定点，21-加强筋，22-内凹结构，23-阀体凹槽，101-空气阀主体，102-阀门组件，103-阀开口处。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1～9所示，本实施例提供一种自带检修过滤的快吸缓排式空气阀，包括空气阀主体101和阀门组件102，空气阀主体101的阀开口处103与阀门组件102通过法兰密封件连接，便于维修和更换，其中本实施例空气阀主体101采用防水锤空气阀作进一步地示例说明，具体采用我司之前申请的专利号201520384037.9，专利名称防水锤空气阀，具体结构和作用就不一一赘述，本实施例主要是在不改变空气阀结构的前提下，将空气阀与阀门组件结合一体，兼具空气阀原本全部功能的前提下，自带检修、过滤和快吸缓排功能，避免空气阀突然关闭产生水锤，进而导致管线发生水锤事故，下面具体说明阀门组件的结构。

阀门组件102包括阀体1和阀体通断机构，阀体通断机构包括阀瓣7、阀座6、阀杆8和手轮9，阀瓣7与阀杆8连接，阀杆8与手轮9连接，转动手轮9通过阀杆8升降来控制阀瓣7的密封面与阀座6的密封面接实现密封脱离或密封接触。

如图1所示，阀体1内腔为S型流道，S型流道两端分别设有空气阀主体连接口2和管道连接口3，空气阀主体连接口2与空气阀连接，阀座6将S型流道分割成左腔体4和右腔体5用于切断或连通空气阀主体连接口2和管道连接口3之间的流量，设有空气阀主体连接口2的左腔体4内还设有过滤筒10；

本实施例为了不影响水流通过阀座6，将阀座6设计成为空心圆环状，对应的阀瓣7为直径略小于空心圆环状的圆形状，阀瓣7密封面与阀座6密封面能紧密贴合。

如图2～4所示，阀体1内腔还设有开口15，开口15处设有与开口15可拆卸密封连接的阀盖11，具体本实施例通过螺栓连接，阀盖11的脚将过滤筒10抵接在阀体1内，具体过滤筒10一端抵接在阀盖11的脚上，另一端抵接在阀体1密封座的阀体凹槽23上，并且端口对应且覆盖阀座6，避免双层结构的过滤筒10上的滤网直接面对水流的冲击，提高耐冲击性以及和与阀体1连接的稳固性。

本实施例在阀盖11与过滤筒10接触的内表面设计为内凹结构22，该内凹部位可以容纳一部分被双层结构的过滤筒10拦阻的杂物，因为被双层结构的过滤筒10拦阻的杂物总是趋向于被水流冲向阀盖的凹陷处，这可以适当延长过滤筒10的维护时间，阀盖11上还设有泄压螺塞13以保障检修维护时的人身安全。

如图5～9所示，本实施例过滤筒10采用双层结构，在设计上通过加长过滤筒10的长度，使之具有比所配空气阀主体连接口2的口径更大的有效过流面积，双层结构的过滤筒10包括外滤网17、内滤网18和支撑板16，内滤网18套入外滤网17内，各自的卷筒接缝按180°错开，两端对齐，内部按照内、外滤网点焊固定点19进行点焊固定，如图6所示，支撑板16点焊固定在过滤筒10两端的开口处，用于加强过滤筒10的强度及便于装拆维护，其中外滤网17按照图7所示要求的冲孔不锈钢板，卷筒制成外滤网17，卷筒接缝焊接牢固，外滤网17筛分面积百分率约为51.3%，相当于英制26目/平方英尺；内滤网18如图8所示为0.4mm不锈钢丝平纹编织方孔筛网，滤孔尺寸为1x1mm，筛分面积百分率约为51%，相当英制目数329目/平方英尺，内滤网18的卷筒对接缝应焊接牢固，制作符合标准要求。

如果需要满足精细过滤要求的话，过滤网就需要采用很细的钢丝编织而成，比如0.4mm的钢丝编织成的过滤筒，但是在阀体内水压很大的情况下就很容易被压扁变形，本实施例为了兼具过滤精细度和强度将过滤筒设计成双层结构，内层采用细不锈钢丝编织的内滤网，过滤效果好，但是其强度不高，容易被压扁变形，因此在外层再设计一个冲压有大孔的卷筒孔板,由于气孔较大，过滤功能相较不锈钢丝编织的滤网过滤精细度要差,但是冲孔的钢板,强度好，通过点焊连接，并且在过滤筒一端的开口处点焊固定支撑板，进而兼具过滤精细程度和结构强度。

但是采用双层过滤容易造成阻力太大，因此本实施例通过计算双层滤网的有效通过面积，能够保证在双层滤网的情况下，有效的通过面积还是大于阀门通径计算的通过面积的。

如图9所示，本实施例为了便于维护拆卸过滤筒10，过滤筒10靠近阀盖11的一端设有加强筋21，当打开阀盖11的时候，可以直接通过拉加强筋21将过滤筒10从阀体快速拉出。

阀体1外表面还设有用于观察过滤筒10的观察窗口14，以便于观察过滤筒10是否发生堵塞，随时便于维护清洗。

本实施例阀门组件102为金属硬密封，耐磨损，比普通阀密封可靠，服役寿命长，本实施例优选为楔紧式金属硬密封，操作更轻便。

理想的空气阀，其吸气动作要快，排气速度应合适，排气速度太快反而容易产生充水过快引发管道气爆和断流水柱弥合水锤，合适的排气阻力可在管道内临时截留部分空气形成缓冲气囊，限制过快而不安全的充水速度，降低断流水柱弥合能量，减消水锤危害，这对管道防护有利，本实施例阀体内腔流道呈S型，对水流阻力较大，而对气流阻力相对较小，故吸气和排气畅通，而对高速涌入的水流却能大幅降低其流速和冲击，可完全避免气液两相流高速排放→冲击空气阀浮子→空气阀猛然关闭→发生空气阀关阀水锤的现象。此外，本实施例在空气阀吸气时，气流从外部进入，过滤筒内部截留的杂质在外部气流作用下将离开过滤孔，不影响气流进入；而在空气阀排气时，过滤筒将减缓气流排出的速度，采用过滤筒作为过滤器不仅能阻挡杂质，而且从结构上帮助空气阀实现快吸缓排的功能，有利于空气阀更好地发挥作用。

本实施例在线维护简单、方便、省力。安装该装置后，对空气阀的维护检修就变成了对该装置的维护，即对过滤筒的清理。而对过滤筒的清理是非常轻便易行的：转动手轮关闭阀瓣，截断管道压力介质→拧松阀盖上的泄压螺塞，卸压→取下阀盖→通过加强筋取出过滤筒，清理杂质→安装过滤筒→装上阀盖，拧紧泄压螺塞→开启阀瓣→检修完成，空气阀恢复正常使用。在整个维护过程中无需拆卸空气阀，单人操作轻松完成。无论是在狭小的阀门井中，还是在管道高出地面、空气阀高出管道一定高度的情形下，单人维护、无需野外起吊设备、无需第二人协助拆卸空气阀零件搬下抬上，且全过程不与易损的法兰密封件接触，维护操作简单而迅速，极具人性化，真正实现轻松省力的在线维护。

本实施例能确保空气阀在使用中永不会因杂质侵入空气阀而导致的密封失效,进而发生空气阀漏水现象，且附带防水锤功能，有利于空气阀的长期工作，保护管道安全。

本实施例自带检修过滤的快吸缓排式空气阀无需为空气阀再单独配置检修阀和过滤器，且具备空气阀原有的全部功能，并且在不改变空气阀结构的基础，通过连接阀门组件，自带检修阀，安装时不再需要为空气阀配套检修阀，自带过滤器，滤除水中杂质，提高空气阀工作可靠性，阀门组件内部流道呈S形，对水阻力大，对气阻力小，有利于排气，不利于排水，可减少或避免空气阀关闭瞬间气液两相流的喷发现象，增强空气阀的快吸缓排功能，空气阀和过滤器带压状态下的在线检修和维护功能，楔紧式金属硬密封，操作轻便、服役寿命长。

实施例2

如图10所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，加强筋21的数量至少为两个，两个加强筋21相互交叉呈十字型固定在过滤筒靠近阀盖的端口上，既能起到实施例1的作用，而且更进一步地通过多根加强筋还可以加强双层结构的过滤筒的强度及稳固性。

实施例3

如图11所示，本实施例与实施例1基本相同，不同之处在于，空气阀主体101与阀门组件102为整体式，通过铸造成一体，无缝连接密封效果更好，避免法兰连接产生的泄露点，空气阀主体101采用角型空气阀，具体采用我司之前申请的专利号201520383478.7，专利名称防水锤空气阀，具体结构和作用就不一一赘述。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护之内。

Claims (10)

1.一种自带检修过滤的快吸缓排式空气阀，其特征在于，包括空气阀主体和阀门组件，所述空气阀主体的阀开口处与阀门组件垂直连接，所述阀门组件包括阀体；所述阀体的内腔包括构成一竖直的S型通道的左、右两个腔体，左、右腔体设有相反朝向的流道壁，其中一侧腔体顶部设有水平的空气阀主体连接口，另一侧腔体底部设有水平的管道连接口；所述空气阀主体连接口与管道连接口互相平行；所述左、右两腔体的侧壁上均设有开口，所述开口均与所述空气阀主体连接口和管道连接口垂直，并与左、右两腔体间的连接口同轴布置；所述左、右腔体之间的连接口处设有阀体密封座；其中左侧腔体的开口处设置有可拆卸的阀盖，该开口用于空气阀的维护检修和清理阀门组件，该腔体内设有过滤筒，所述过滤筒的一端抵接在阀盖上，另一端抵接在左、右腔体连接口处阀体密封座的凹槽内；右侧腔体的开口处与阀体通断机构连接。

2.根据权利要求 1 所述自带检修过滤的快吸缓排式空气阀，其特征在于， 所述空气阀主体与阀门组件可拆卸连接。

3.根据权利要求 2 所述自带检修过滤的快吸缓排式空气阀，其特征在于， 所述空气阀主体与阀门组件通过法兰连接。

4.根据权利要求 1 所述自带检修过滤的快吸缓排式空气阀，其特征在于， 所述空气阀主体与阀门组件为整体式。

5.根据权利要求 4 所述自带检修过滤的快吸缓排式空气阀，其特征在于， 所述空气阀主体与阀门组件通过铸造成一体。

6.根据权利要求 1 所述自带检修过滤的快吸缓排式空气阀，其特征在于， 所述空气阀主体为防水锤空气阀。

7.根据权利要求 1 所述自带检修过滤的快吸缓排式空气阀，其特征在于， 所述空气阀主体为角型空气阀。

8.根据权利要求 1 所述自带检修过滤的快吸缓排式空气阀，其特征在于， 所述阀门组件采用楔紧式金属硬密封。

9.根据权利要求 1 所述自带检修过滤的快吸缓排式空气阀，其特征在于， 所述阀盖与过滤筒接触的内表面为内凹结构，所述阀盖上还设有泄压螺塞，所述阀盖与开口通过螺栓密封连接。

10.根据权利要求 1 所述自带检修过滤的快吸缓排式空气阀，其特征在于， 所述过滤筒 靠近阀盖的端口处连接有一根或两根以上的加强筋。

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