CN108331948A - 先导式爆管截流阀及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了先导式爆管截流阀及控制方法，主阀通过连接管路与导阀相连；所述导阀包括导阀体，所述导阀体的底部安装有导阀端盖，所述导阀体和导阀端盖构成封闭腔室，所述封闭腔室内部内部安装有导阀弹簧和导阀阀芯，在导阀体的顶端安装有调节螺栓，所述调节螺栓的底部端面与导阀弹簧的顶端相接触配合；所述导阀体的底部侧面加工有第一导阀开孔，所述第一导阀开孔与主阀的出水侧开孔相连通；所述导阀端盖的中心位置加工有导阀底部开孔，导阀底部开孔与主阀的主阀开孔相连通；所述导阀体的侧壁上还设置有与大气相连通的第二导阀开孔和第三导阀开孔。此截流阀能适应管道内压力正常变化,而且其动作压力能够任意调整。

Description

先导式爆管截流阀及控制方法

技术领域

本发明涉及一种截流阀，特别涉及一种先导式爆管截流阀及控制方法。

背景技术

有压管道爆管发生后引起的大量流体泄漏将会给沿线人们的生产生活造成较大的损失。依靠自身控制的先导式爆管截流阀能够快速动作至全关，将管道泄露事故引起的后果降低到到最小影响，减少二次损失，从而提高管网的安全性和经济性。

爆管截流阀是当有压管道爆管后，能够快速探测并截断流体输送的一种装置，适用于城市供水工程、工业供水工程等多种供水管道。导阀控制的爆管截流阀不需要电气控制，而仅依靠导阀对阀门前后管道的压力作为判断条件，自动实现阀门关闭，适用于爆管影响大、需要无人值守、自动化程度高的场合。

发明专利：201310301183.6，爆管截流阀，公开了一种根据压力变化紧急截断水流的阀门。当阀门出水侧一端发生爆管，阀门后压力下降到一定数值的时候，阀盘在预紧弹簧的作用下，关闭后由于来水方向流体冲击力逐渐增加，阀盘所受到的力进一步增加，直至阀门全关。其缺点在于，1.调整压力设定值需要同时调整若干个弹簧压紧螺栓，调整精度低；2.对于不同公称直径，不同压力设定值的爆管截流阀，需要选配多种规格不同的弹簧，产品系列化程度低，制造成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供先导式爆管截流阀，此截流阀能适应管道内压力正常变化,而且其动作压力能够任意调整。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：先导式爆管截流阀，它包括主阀，所述主阀通过连接管路与导阀相连；

所述导阀包括导阀体，所述导阀体的底部安装有导阀端盖，所述导阀体和导阀端盖构成封闭腔室，所述封闭腔室内部内部安装有导阀弹簧和导阀阀芯，在导阀体的顶端安装有调节螺栓，所述调节螺栓的底部端面与导阀弹簧的顶端相接触配合；

所述导阀体的底部侧面加工有第一导阀开孔，所述第一导阀开孔与主阀的出水侧开孔相连通；

所述导阀端盖的中心位置加工有导阀底部开孔，导阀底部开孔与主阀的主阀开孔相连通；

所述导阀体的侧壁上还设置有与大气相连通的第二导阀开孔和第三导阀开孔。

所述调节螺栓通过锁紧螺母固定在导阀体上。

所述导阀阀芯的中心加工有中心孔，所述中心孔与安装在导阀阀芯外壁上的第一密封圈和第二密封圈所构成的环形间隙相连通，所述导阀阀芯还安装有第三密封圈，所述第二密封圈和第三密封圈之间的间隙不与外界连通。

所述主阀包括主阀阀体，在主阀阀体的顶部安装有主阀端盖，所述主阀阀体和主阀端盖之间形成主阀腔室，在主阀腔室内部安装有阀盘，所述阀盘与主阀阀体内部的台阶面相配合，并能够截断从主阀中流过的液体。

所述主阀端盖的顶部通过螺栓固定安装有缸体，所述缸体内部滑动配合安装有活塞，所述活塞的下端面固定安装有下阀杆，所述下阀杆穿过主阀端盖，其另一末端与阀盘固定相连，所述活塞的顶部固定安装有上阀杆，所述上阀杆穿过缸体的顶部的通孔。

所述上阀杆的外部并位于缸体内部的一端套装有复位弹簧，所述复位弹簧通过缸体和位于上阀杆上的位置限制部件对主阀运动部件施加向下的弹力。

所述复位弹簧安装在缸体外部对主阀运动部件施加弹力。

所述缸体的顶部安装有指示标尺，所述指示标尺与固定在上阀杆上的指针相配合，并指示主阀的开度。

任意一项所述先导式爆管截流阀的控制方法，通过导阀控制主阀的控制腔压力，实现主阀的开启或关闭；

为实现上述工作过程，各参数之间关系是：

正常运行时：P1×A1=K1+f1，P1×A2＞K2+f2；

紧急关闭时：P2×A1=K1-f1，K2＞f2；

其中：P1为保持主阀开启的最小出水侧压强，P2为主阀关闭时的最大出水侧压强，A1为导阀阀芯有效横截面积，K1为导阀弹簧预紧力，f1为导阀阀芯与导阀体之间的摩擦力，A2为活塞有效横截面积，K2为复位弹簧预紧力，f2为主阀运动部件与缸体、主阀端盖之间的摩擦力；

主阀保持开启时出水侧压强区间是（P2，∞），主阀关闭时的出水侧压强区间是（0，P1），即压强大于P2时主阀开启，小于P1时主阀关闭。

当主阀正常供水或其它液体时，出水侧压强位于区间（0，P1）时，导阀阀芯所受的压力大于导阀弹簧的预紧力，导阀阀芯处于上止点，第一导阀开孔的压力与缸体下腔室压力、缸体下腔室压力相等，导阀处于稳定状态，同时活塞在缸体下腔室液体压力的作用下，推动主阀的上阀杆、下阀杆、阀盘组成的运动部件向下运动，克服复位弹簧的预紧力，从而保持主阀处于开启状态；

当爆管发生后，出水侧压强下降至区间（0，P2）时，导阀阀芯所受的压力小于导阀弹簧的预紧力时，导阀阀芯下行并接触导阀端盖，处于下止点，第一密封圈和第二密封圈之间的环形间隙与第二导阀开孔连通，进而将缸体下腔室与大气连通，活塞在复位弹簧的预紧力作用下推动主阀上阀杆、下阀杆、阀盘组成的运动部件向下运动，从而关闭主阀。

本发明有如下有益效果：

1、通过采用上述的结构，能够保证在管道发生爆管之后，通过导阀自动的探测到其泄漏，进而快速探测并截断流体输送；而且通过导阀控制的爆管截流阀不需要电气控制，而仅依靠导阀对阀门前后管道的压力作为判断条件，自动实现阀门关闭，能够适用于爆管影响大、需要无人值守、自动化程度高的场合。

2、通过旋转调整螺栓可调整导阀弹簧的预紧力。

3、通过所述的复位弹簧，安装在上阀杆轴线上，通过缸体和位于上阀杆上的位置限制部件对主阀运动部件施加向下的弹力。

4、当导阀阀芯所受的压力大于导阀弹簧的预紧力时，导阀阀芯处于上止点，第一导阀开孔的压力与缸体下腔室压力、主阀的缸体下腔室压力相等，导阀处于稳定状态，同时主阀的活塞在主阀的缸体下腔室液体压力的作用下，推动主阀上阀杆、下阀杆、阀盘组成的运动部件向下运动，克服复位弹簧的预紧力，从而保持主阀处于开启状态。

5、当导阀阀芯所受的压力小于导阀弹簧的预紧力时，导阀阀芯下行并接触导阀端盖，处于下止点，第一密封圈和第二密封圈之间的环形的间隙与第二导阀开孔连通，进而将缸体下腔室与大气连通，活塞在复位弹簧的预紧力作用下推动主阀上阀杆、下阀杆、阀盘组成的运动部件向下运动，从而关闭主阀。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明第一实施例结构示意图。

图2为本发明第二实施例结构示意图。

图3为本发明第三实施例结构示意图。

图中：主阀阀体11、主阀端盖12、缸体13、指示标尺14、上阀杆15、复位弹簧16、活塞17、下阀杆18、阀盘19；

导阀体21、导阀端盖22、调节螺栓23、锁紧螺母24、导阀弹簧25、导阀阀芯26、第一密封圈27、第二密封圈28、第三密封圈29；

第一导阀开孔31、导阀底部开孔32、第二导阀开孔33、第三导阀开孔34、主阀开孔35。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

如图1所示，先导式爆管截流阀，它包括主阀，所述主阀通过连接管路与导阀相连；所述导阀包括导阀体21，所述导阀体21的底部安装有导阀端盖22，所述导阀体21和导阀端盖22构成封闭腔室，所述封闭腔室内部内部安装有导阀弹簧25和导阀阀芯26，在导阀体21的顶端安装有调节螺栓23，所述调节螺栓23的底部端面与导阀弹簧25的顶端相接触配合；通过调节螺栓23能够调节导阀弹簧25的预紧力。

进一步的，所述导阀体21的底部侧面加工有第一导阀开孔31，所述第一导阀开孔31与主阀的出水侧开孔37相连通；所述导阀端盖22的中心位置加工有导阀底部开孔32，导阀底部开孔32与主阀的主阀开孔35相连通；通过所述的第一导阀开孔31能够使得主阀阀体11的出口压力、导阀体21底部压力，以及缸体13的压力相等。

进一步的，所述导阀体21的侧壁上还设置有与大气相连通的第二导阀开孔33和第三导阀开孔34。通过所述的第二导阀开孔33能够保证在发生爆管之后，将缸体13的压力和大气相连通。

进一步的，所述调节螺栓23通过锁紧螺母24固定在导阀体21上。

进一步的，所述导阀阀芯26的中心加工有中心孔，所述中心孔与安装在导阀阀芯26外壁上的第一密封圈27和第二密封圈28所构成的环形间隙相连通，所述导阀阀芯26还安装有第三密封圈29，所述第二密封圈28和第三密封圈29之间的间隙不与外界连通。

进一步的，所述主阀包括主阀阀体11，在主阀阀体11的顶部安装有主阀端盖12，所述主阀阀体11和主阀端盖12之间形成主阀腔室，在主阀腔室内部安装有阀盘19，所述阀盘19与主阀阀体11内部的台阶面相配合，并能够截断从主阀中流过的液体。

进一步的，所述主阀端盖12的顶部通过螺栓固定安装有缸体13，所述缸体13内部滑动配合安装有活塞17，所述活塞17的下端面固定安装有下阀杆18，所述下阀杆18穿过主阀端盖12，其另一末端与阀盘19固定相连，所述活塞17的顶部固定安装有上阀杆15，所述上阀杆15穿过缸体13的顶部的通孔。

进一步的，所述上阀杆15的外部并位于缸体13内部的一端套装有复位弹簧16，所述复位弹簧16通过缸体13和位于上阀杆15上的位置限制部件对主阀运动部件施加向下的弹力。

进一步的，所述缸体13的顶部安装有指示标尺14，所述指示标尺14与固定在上阀杆15上的指针相配合，并指示主阀的开度。

实施例2：

如图2，在本实施例中，所述主阀的结构和实施1中相同，在本实施例中所述导阀的中心孔结构和实施例1中不同，在本实施例中，其中心孔位于导阀阀芯26的中心位置，而且所述中心孔通过与之相连通的横向贯穿孔与第一密封圈27和第二密封圈28所构成的环形间隙相连通。

实施例3：

如图3，在本实施例中，所述主阀的结构和实施1中相同，在本实施例中所述复位弹簧16安装在缸体13外部，进而对主阀运动部件施加弹力。

实施例4：

任意一项所述先导式爆管截流阀的控制方法，通过导阀控制主阀的控制腔压力，实现主阀的开启或关闭；

为实现上述工作过程，各参数之间关系是：

正常运行时：P1×A1=K1+f1，P1×A2＞K2+f2；

紧急关闭时：P2×A1=K1-f1，K2＞f2；

其中：P1为保持主阀开启的最小出水侧压强，P2为主阀关闭时的最大出水侧压强，A1为导阀阀芯有效横截面积，K1为导阀弹簧预紧力，f1为导阀阀芯与导阀体之间的摩擦力，A2为活塞有效横截面积，K2为复位弹簧预紧力，f2为主阀运动部件与缸体、主阀端盖之间的摩擦力；

主阀保持开启时出水侧压强区间是（P2，∞），主阀关闭时的出水侧压强区间是（0，P1），即压强大于P2时主阀开启，小于P1时主阀关闭。

当主阀正常供水或其它液体时，出水侧压强位于区间（0，P1）时，导阀阀芯26所受的压力大于导阀弹簧25的预紧力，导阀阀芯26处于上止点，第一导阀开孔31的压力与缸体21下腔室压力、缸体13下腔室压力相等，导阀处于稳定状态，同时活塞17在缸体13下腔室液体压力的作用下，推动主阀的上阀杆15、下阀杆18、阀盘19组成的运动部件向下运动，克服复位弹簧16的预紧力，从而保持主阀处于开启状态；

当爆管发生后，出水侧压强下降至区间（0，P2）时，导阀阀芯26所受的压力小于导阀弹簧25的预紧力时，导阀阀芯26下行并接触导阀端盖22，处于下止点，第一密封圈27和第二密封圈28之间的环形间隙与第二导阀开孔33连通，进而将缸体13下腔室与大气连通，活塞17在复位弹簧16的预紧力作用下推动主阀上阀杆15、下阀杆18、阀盘19组成的运动部件向下运动，从而关闭主阀。

本发明的工作过程和工作原理为：

进一步讲，通过旋转调节螺栓23可以调节导阀弹簧25预紧力，可以改变主阀开启的最小出水侧压强P1和主阀关闭时的最大出水侧压强P2；

进一步讲，阀门关闭压强设定值的无法调整的范围位于区间（P1-P2），其差值P2-P1仅取决于导阀阀芯与导阀体之间的摩擦力f1，减小此摩擦力可以实现阀门关闭压强设定值位于更大的范围内。

进一步讲，为实现上述原理，只需保证主阀复位弹簧16的预紧力大于主阀运动部件摩擦力f2，而实现此目的仅需扩大活塞19有效横截面积A2即可。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.先导式爆管截流阀，它包括主阀，其特征在于：所述主阀通过连接管路与导阀相连；

所述导阀包括导阀体（21），所述导阀体（21）的底部安装有导阀端盖（22），所述导阀体（21）和导阀端盖（22）构成封闭腔室，所述封闭腔室内部内部安装有导阀弹簧（25）和导阀阀芯（26），在导阀体（21）的顶端安装有调节螺栓（23），所述调节螺栓（23）的底部端面与导阀弹簧（25）的顶端相接触配合；

所述导阀体（21）的底部侧面加工有第一导阀开孔（31），所述第一导阀开孔（31）与主阀的出水侧开孔（37）相连通；

所述导阀端盖（22）的中心位置加工有导阀底部开孔（32），导阀底部开孔（32）与主阀的主阀开孔（35）相连通；

所述导阀体（21）的侧壁上还设置有与大气相连通的第二导阀开孔（33）和第三导阀开孔（34）。

2.根据权利要求1所述的先导式爆管截流阀，其特征在于：所述调节螺栓（23）通过锁紧螺母（24）固定在导阀体（21）上。

3.根据权利要求1所述的先导式爆管截流阀，其特征在于：所述导阀阀芯（26）的中心加工有中心孔，所述中心孔与安装在导阀阀芯（26）外壁上的第一密封圈（27）和第二密封圈（28）所构成的环形间隙相连通，所述导阀阀芯（26）还安装有第三密封圈（29），所述第二密封圈（28）和第三密封圈（29）之间的间隙不与外界连通。

4.根据权利要求1所述的先导式爆管截流阀，其特征在于：所述主阀包括主阀阀体（11），在主阀阀体（11）的顶部安装有主阀端盖（12），所述主阀阀体（11）和主阀端盖（12）之间形成主阀腔室，在主阀腔室内部安装有阀盘（19），所述阀盘（19）与主阀阀体（11）内部的台阶面相配合，并能够截断从主阀中流过的液体。

5.根据权利要求4所述的先导式爆管截流阀，其特征在于：所述主阀端盖（12）的顶部通过螺栓固定安装有缸体（13），所述缸体（13）内部滑动配合安装有活塞（17），所述活塞（17）的下端面固定安装有下阀杆（18），所述下阀杆（18）穿过主阀端盖（12），其另一末端与阀盘（19）固定相连，所述活塞（17）的顶部固定安装有上阀杆（15），所述上阀杆（15）穿过缸体（13）的顶部的通孔。

6.根据权利要求5所述的先导式爆管截流阀，其特征在于：所述上阀杆（15）的外部并位于缸体（13）内部的一端套装有复位弹簧（16），所述复位弹簧（16）通过缸体（13）和位于上阀杆（15）上的位置限制部件对主阀运动部件施加向下的弹力。

7.根据权利要求5所述的先导式爆管截流阀，其特征在于：所述复位弹簧（16）安装在缸体（13）外部对主阀运动部件施加弹力。

8.根据权利要求5所述的先导式爆管截流阀，其特征在于：所述缸体（13）的顶部安装有指示标尺（14），所述指示标尺（14）与固定在上阀杆（15）上的指针相配合，并指示主阀的开度。

9.采用权利要求1-8任意一项所述先导式爆管截流阀的控制方法，其特征在于：通过导阀控制主阀的控制腔压力，实现主阀的开启或关闭；

为实现上述工作过程，各参数之间关系是：

正常运行时：P1×A1=K1+f1，P1×A2＞K2+f2；

紧急关闭时：P2×A1=K1-f1，K2＞f2；

其中：P1为保持主阀开启的最小出水侧压强，P2为主阀关闭时的最大出水侧压强，A1为导阀阀芯有效横截面积，K1为导阀弹簧预紧力，f1为导阀阀芯与导阀体之间的摩擦力，A2为活塞有效横截面积，K2为复位弹簧预紧力，f2为主阀运动部件与缸体、主阀端盖之间的摩擦力；

主阀保持开启时出水侧压强区间是（P2，∞），主阀关闭时的出水侧压强区间是（0，P1），即压强大于P2时主阀开启，小于P1时主阀关闭。

10.根据权利要求9所述先导式爆管截流阀的控制方法，其特征在于：当主阀正常供水或其它液体时，出水侧压强位于区间（0，P1）时，导阀阀芯（26）所受的压力大于导阀弹簧（25）的预紧力，导阀阀芯（26）处于上止点，第一导阀开孔（31）的压力与缸体（21）下腔室压力、缸体（13）下腔室压力相等，导阀处于稳定状态，同时活塞（17）在缸体（13）下腔室液体压力的作用下，推动主阀的上阀杆（15）、下阀杆（18）、阀盘（19）组成的运动部件向下运动，克服复位弹簧（16）的预紧力，从而保持主阀处于开启状态；

当爆管发生后，出水侧压强下降至区间（0，P2）时，导阀阀芯（26）所受的压力小于导阀弹簧（25）的预紧力时，导阀阀芯（26）下行并接触导阀端盖（22），处于下止点，第一密封圈（27）和第二密封圈（28）之间的环形间隙与第二导阀开孔（33）连通，进而将缸体（13）下腔室与大气连通，活塞（17）在复位弹簧（16）的预紧力作用下推动主阀上阀杆（15）、下阀杆（18）、阀盘（19）组成的运动部件向下运动，从而关闭主阀。