CN108317293A - 一种输水管路的可调式水锤防护装置 - Google Patents

一种输水管路的可调式水锤防护装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种输水管路的可调式水锤防护装置，包括和输水管路顶面连通的调压容器，还包括：密封孔，将所述调压容器分隔为上部容器和下部容器；塞子，位于所述下部容器中且上表面与所述密封孔配合；漂浮件，位于所述上部容器中；条形连接件，穿过所述密封孔连接所述漂浮件和所述塞子使漂浮件在水位上升时带动所述塞子上升至堵住密封孔，通过改变所述条形连接件的长度来控制最高调压水位；支撑件，设置在所述上部容器中用于挡住下降至靠近所述密封孔的漂浮件以避免堵住所述密封孔；本发明和普通调压井相比，可以设计控制调压作用范围，限制最高水位，对于需要调压的地下埋管，当地表高程低于正常运行水头时，可进行防护，避免溢流。

Description

一种输水管路的可调式水锤防护装置
技术领域
本发明涉及输水管路的防护技术领域，特别涉及一种输水管路的可调式水锤防护装置。
背景技术
在长输水管路中，阀门开关、泵的启闭或是其他一些管路设备操作都会引起瞬间变压力波动，为了防止出现过大或过小的压力破坏管路，工程上常设置调压井、通气阀等设备进行管路防护。
例如“水电站调压井的水力学特性”，洪振国，排灌机械工程学报，第35卷第3期，公开了阻抗式调压井，管路整体波动衰减较快，水位波动振幅较小，容积较小，工程量较少，正常运行时水头损失小，因此选用阻抗式调压井，阻抗式调压井由井筒、阻抗孔等组成。
又例如“长距离输水泵系统液柱分离的联合防护研究”，黄玉毅等，中国水利，2014.10公开了混合型调压井，由水室式和阻抗孔式调压井组合，可以充分利用交通洞，将其扩大改造为上室，供丢弃负荷时储水之用，而阻抗孔减小了水位波动振幅，混合型调压井具有水位波动最小、高度最小、工程量最小和实用价值较高的特点。
还有“水电站混合型调压井水力特性数值模拟研究”，洪振国，水资源与水工程学报，第28卷第2期公开了混合型调压井由水室式和阻抗孔式调压井组合，可以充分利用交通洞，将其扩大改造为上室，供丢弃负荷时储水之用，而阻抗孔减小了水位波动振幅，混合型调压井具有水位波动最小、高度最小、工程量最小和实用价值较高的特点。
但有时由于地形限制，若是地表高程低于正常运行水头，则不具备设置上述调压井的条件，因此提出一种可调式防护装置，可以根据需求调节调压区间，适应地形特征与管路防护需求是十分必要的。
发明内容
本发明提供了一种输水管路的可调式水锤防护装置，可以根据需求调节调压区间，适应地形特征与管路防护需求。
一种输水管路的可调式水锤防护装置，包括和输水管路顶面连通的调压容器，还包括：
分隔板，将所述调压容器分为上部容器和下部容器，中间设有密封孔；
塞子，位于所述下部容器中且上表面与所述密封孔配合；
漂浮件，位于所述上部容器中；
条形连接件，穿过所述密封孔连接所述漂浮件和所述塞子使漂浮件在水位上升时带动所述塞子上升至堵住密封孔，通过改变所述条形连接件的长度来控制最高调压水位；
支撑件，设置在所述上部容器中用于挡住下降至靠近所述密封孔的漂浮件以避免堵住所述密封孔。
本发明安装后，在一定水位范围内，漂浮件随水位减小而下降，当水位低于密封孔后，漂浮件通过支撑件支撑确保低水位下管路接通大气；当管路压力上升至设计最高调压水位时，漂浮件带动塞子上浮，最终使塞子堵住密封孔，停止调压，避免溢流。
为了方便制造和安装，同时提高密封效果，优选的，所述塞子的上表面为锥形结构，所述密封孔的下表面装有锥形的密封垫圈与所述塞子配合。所述密封孔的下表面为锥形槽的结构，锥形结构使密封接触面更紧密，提高密封效果。
为了减小装置在密封过程中产生振荡，减小部件之间的磨损、降低噪音，优选的，所述密封孔的下表面上设有第一缓冲件，所述第一缓冲件高出所述密封垫圈。塞子先接触第一缓冲件后再与密封垫圈接触，使密封过程更平稳。
为了便于制造，优选的，所述第一缓冲件采用缓冲弹簧。所述密封垫圈设有安装孔，所述第一缓冲件固定在安装孔中。
所述支撑件是为了防止漂浮件直接与密封孔接触而堵住密封孔，避免此时管路与大气不通的问题，其结构以及布置方式很多，例如可以直接设置在漂浮件上，也可以是设置在上部容器的内壁上，优选的，所述支撑件为靠近所述密封孔的支撑块。
进一步优选的，所述支撑块设有多个，围绕所述密封孔分布。
为了减小漂浮件与支撑件接触时产生的振荡，减小部件之间的磨损、降低噪音，优选的，所述支撑块上固定有第二缓冲件。
为了便于制造，优选的，所述第二缓冲件采用缓冲弹簧。
为了便于选购材料和制造安装，优选的，所述条形连接件采用钢索。钢索受拉力作用下所述漂浮件和所述塞子之间高程差不变化。
为了具有足够的调压空间，优选的，所述上部容器的横截面大于所述下部容器的横截面。
为了便于制造和选购，优选的，所述漂浮件为浮箱。
本发明的有益效果：
本发明的输水管路的可调式水锤防护装置，和普通调压井相比，可以设计控制调压作用范围，限制最高水位，对于需要调压的地下埋管，当地表高程低于正常运行水头时，可进行防护，避免溢流。
附图说明
图1是本发明的输水管路的可调式水锤防护装置的结构示意图。
图2是本发明的输水管路的可调式水锤防护装置在管路压力升高超过调压设计范围时的状态示意图。
图3是本发明的输水管路的可调式水锤防护装置在管路压力降低超过浮箱活动范围时的状态示意图。
图中，1、管路，2、下部容器，3、上部容器，4、锥形体塞子，5、橡胶垫片，6、第一弹簧，7、橡胶垫圈，8、橡胶垫圈，9、第一弹簧，10、橡胶垫片，11、支撑块，12、第二弹簧，13、支撑块，14、第二弹簧，15、钢索，16、钢索，17、浮箱、18、密封孔。
具体实施方式
如图1～3所示，本实施例的输水管路的可调式水锤防护装置包括：与管路1连通的下部容器2、上部容器3、锥形体塞子4、橡胶垫片5、第一弹簧6、橡胶垫圈7、橡胶垫圈8、第一弹簧9、橡胶垫片10、支撑块11、第二弹簧12、支撑块13、第二弹簧14、钢索15、钢索16和浮箱17。
上部容器3与下部容器2连通，连通处具有缩颈产生分隔板，分隔板上设有密封孔18，密封孔18下表面为与锥形体塞子4相配合的柱形槽，锥形面上设有橡胶垫片5和橡胶垫圈7，橡胶垫片5和橡胶垫圈7之间设有第一弹簧6，锥形体塞子4通过钢索15和钢索16与浮箱17连接，浮箱17位于上部容器3，锥形体塞子4位于下部容器2，上部容器3空间大于下部容器2，在连接处形成台阶，在台阶处固定支撑块11和支撑块13，并在支撑块上安装第二弹簧12和第二弹簧14。
本实施例的调压容器上宽下窄，中间变截面处上方设置支撑块11和支撑块13，支撑块11和支撑块13用于当水位下降至变截面处以下时撑起浮箱17，使得管路接通大气，防止负压产生；支撑块11和支撑块13上设置第二弹簧12和第二弹簧14用于减震。密封孔18用于当水位(压力)达到设计水位(压力)及以上时与锥形体塞子4配合关闭。
本实施例中的浮箱17需要满足其所受的最大浮力大于浮箱17、钢索15和钢索16、锥形体塞子4三者的重力之和。在管路压力超过调压设计范围时，锥形体塞子4与橡胶垫圈闭合，该情况下当管路中压力变小时，锥形体塞子4下部所受压力减小，合力方向向下，锥形体塞子4下沉，密封孔18打开，进行调压。在锥形体塞子4未到达密封孔18的状态下，当管路压力上升时，防护装置内水位上升，浮箱17随水位上升时锥形体塞子4使之一同上浮，锥形体塞子4上浮至密封孔18处与橡胶垫圈接触并使缺口闭合，停止调压同时避免溢流。通过增长或减短钢索长度，可以控制浮箱17上浮的最高位置从而调节控制调压作用的范围，限制最高水位。
综上所述，本实施例的输水管路的可调式水锤防护装置，和普通调压井相比，可以通过改变钢索长度和弹簧参数，设计控制调压作用范围，限制最高水位。对于需要调压的地下埋管，当地表高程低于正常运行水头时，可采用该设备进行防护，避免溢流。

Claims (10)

1.一种输水管路的可调式水锤防护装置，包括和输水管路顶面连通的调压容器，其特征在于，还包括：
分隔板，将所述调压容器分为上部容器和下部容器，中间设有密封孔；
塞子，位于所述下部容器中且上表面与所述密封孔配合；
漂浮件，位于所述上部容器中；
条形连接件，穿过所述密封孔连接所述漂浮件和所述塞子使漂浮件在水位上升时带动所述塞子上升至堵住密封孔，通过改变所述条形连接件的长度来控制最高调压水位；
支撑件，设置在所述上部容器中用于挡住下降至靠近所述密封孔的漂浮件以避免堵住所述密封孔。
2.如权利要求1所述的输水管路的可调式水锤防护装置，其特征在于，所述塞子的上表面为锥形结构，所述密封孔的下表面装有锥形的密封垫圈与所述塞子配合。
3.如权利要求2所述的输水管路的可调式水锤防护装置，其特征在于，所述密封孔的下表面上设有第一缓冲件，所述第一缓冲件高出所述密封垫圈。
4.如权利要求3所述的输水管路的可调式水锤防护装置，其特征在于，所述第一缓冲件采用缓冲弹簧。
5.如权利要求1所述的输水管路的可调式水锤防护装置，其特征在于，所述支撑件为靠近所述密封孔的支撑块。
6.如权利要求5所述的输水管路的可调式水锤防护装置，其特征在于，所述支撑块设有多个，围绕所述密封孔分布。
7.如权利要求6所述的输水管路的可调式水锤防护装置，其特征在于，所述支撑块上固定有第二缓冲件。
8.如权利要求7所述的输水管路的可调式水锤防护装置，其特征在于，所述第二缓冲件采用缓冲弹簧。
9.如权利要求1所述的输水管路的可调式水锤防护装置，其特征在于，所述条形连接件采用钢索。
10.如权利要求1所述的输水管路的可调式水锤防护装置，其特征在于，所述上部容器的横截面大于所述下部容器的横截面。
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