CN108468840A - 微阻缓闭型水下底阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微阻缓闭型水下底阀，包括阀芯和阀体，阀芯主要由阀板和导杆垂直连接构成，阀体内部设有缓闭器，缓闭器具有中空结构，其中空部分主要由相互连通的盲孔a和通孔b构成，连通处盲孔a的横截面积大于等于通孔b；导杆远离阀板的一端穿过通孔b进入盲孔a内，导杆的长度大于盲孔a与通孔b连通处距离阀体底部的高度，盲孔a长度为通孔b长度的8～10倍，盲孔a最小横截面积为导杆与通孔b之间间隙最大横截面积的60～80倍。本发明装置克服传统底阀压力损失大、密封面易损坏、密封性不好等缺点，具有使用方便、密封性能好和寿命长等优点。

Description

微阻缓闭型水下底阀

技术领域

本发明涉及吸上装置的配套器械领域，涉及一种水下底阀，具体涉及一种微阻缓闭型水下底阀。

背景技术

由于传统底阀的阀芯采用铸造结构，重量较重，在离心泵进口取水装置中，需要的压力损失大，不仅造成了浪费，还影响泵的装置汽蚀余量，使泵发生汽蚀；同时在现场倒泵时，由于瞬间停机使得泵内液流导流，底阀阀芯瞬间落下，对密封垫造成冲击，在倒泵频繁的现场很容易出现底阀漏水的现象，泵启动困难，吸不上水。对其检修时又在水下，检修过程较繁琐，久而久之，人们对底阀的使用较为排斥，在很多场合采用自吸泵，或水上底阀；但自吸泵效率低，水上底阀对进口管路长度有一定要求，很多场合并不能很好的应用。针对现有技术水下底阀的上述缺点可得出，导致上述缺点产生的主要原因如下：(1)水力设计不够合理；(2)结构设计材料安全余量较大；(3)密封面易损坏。

因此，研究一种能够克服传统底阀压力损失大、密封面易损坏、密封性不好以及维修麻烦等缺陷的微阻缓闭型水下底阀成为目前亟待需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的缺陷，提供一种微阻缓闭型水下底阀，其能够减少吸上装置进口压力损失，安装空间小，使用方便，适用范围广，压力损失小，符合节能环保要求，密封性能好，使用寿命长，减少现场维护次数，减低维护成本。

为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

微阻缓闭型水下底阀，包括阀体和阀芯，阀芯主要由阀板和导杆垂直连接构成，阀体内部设有缓闭器，缓闭器具有中空结构，其中空部分主要由相互连通的盲孔a和通孔b构成，连通处盲孔a的横截面积大于等于通孔b；

导杆远离阀板的一端穿过通孔b进入盲孔a内，导杆的长度大于盲孔a与通孔b连通处距离阀体底部的高度，盲孔a长度为通孔b长度的8～10倍，盲孔a最小横截面积为导杆与通孔b之间间隙最大横截面积的60～80倍。导杆与通孔b之间间隙既要对导杆有导向及径向限位作用，又要保证导杆上移时缓闭套内的液体通过间隙缓慢排出，盲孔a与通孔b的尺寸关系影响微阻缓闭效果，当盲孔a长度为通孔b长度的8～10倍且盲孔a最小横截面积为导杆与通孔b之间间隙最大横截面积的60～80倍时，微阻缓闭效果较好，有效减少了对密封面的冲击，提高了密封垫的使用寿命。

作为优选的技术方案：

如上所述的微阻缓闭型水下底阀，所述缓闭器由缓闭套、滑块及滑块固定块组成；所述缓闭套为仅一端开口的筒状结构，其中空部分即为盲孔a，所述缓闭套的开口端径向延伸形成固定环；所述滑块为两端开口的筒状结构，其中空部分即为通孔b；所述滑块固定块为一端开口、另一端开通孔c的筒状结构；所述滑块嵌在滑块固定块内，导杆依次穿过通孔c、通孔b进入盲孔a内，所述固定环与滑块固定块通过螺栓连接，所述滑块固定块通过多根固定杆与阀体内壁连接。滑块以尼龙作为材质，这样可以减少运动时的摩擦。

如上所述的微阻缓闭型水下底阀，所述缓闭套的端面与滑块的端面接触，对滑块进行垂直方向上的固定，防止长时间使用滑块上移。

如上所述的微阻缓闭型水下底阀，所述盲孔a、通孔b和通孔c为圆柱孔或圆台孔，所述盲孔a、通孔b和通孔c共轴，所述通孔b与导杆之间间隙的最小宽度为0.2～0.5mm；所述滑块的光滑度为1.6～3.2um，所述导杆的光滑度为0.2～0.4um。盲孔a、通孔b和通孔c并不局限于圆柱孔或圆台状孔，其他形状的孔也可适用于本发明。

如上所述的微阻缓闭型水下底阀，所述固定杆与阀体和滑块固定块焊接；所述阀体通过螺栓固定在阀体底板上，二者之间设有密封垫，密封垫的材质为硅胶，硅胶的柔韧性好且抗老化能力强，当液流介质中含有一定小颗粒时，也能保证完全密封的效果，阀体底板的底端固定有滤网，所述阀体底板与滤网通过螺栓连接、法兰连接或焊接的方式连接。

所述固定杆与阀体和滑块固定块焊接；所述滑块固定块与缓闭套通过螺栓连接、法兰连接或焊接的方式连接；所述阀体底板底端固定连接有滤网，所述阀体底板与阀体和滤网通过螺栓连接、法兰连接或焊接的方式连接。

如上所述的微阻缓闭型水下底阀，所述阀板下设有导水锥，导水锥采用尼龙或塑料材质铸造，减轻阀芯重量，也可完成导流作用；阀板上设有与导杆连接的加强筋。

如上所述的微阻缓闭型水下底阀，所述导水锥为棱锥形或圆锥形，导水锥常应用与轴混流泵，具有将液流均匀向四周分散的作用，缓慢改变液流的速度方向，减少冲击损失，也就具有导流作用，所述导水锥与阀板通过胶水粘接；所述加强筋与导杆和阀板焊接。

如上所述的微阻缓闭型水下底阀，所述导杆为空心结构，这样可以减轻阀芯组件重量。

如上所述的微阻缓闭型水下底阀，所述导杆远离阀板端设有缓闭塞，缓闭塞与导杆通过螺栓连接；所述缓闭塞为圆柱体且与导杆共轴，其横截面直径小于缓闭套截面直径2～4mm，大于导杆直径。这样在导杆上移时，才能将缓闭套内的液流尽可能多的排出缓闭套，由于滑块和导向杆间隙固定且面积小，才能保证排液时间延长，实现导向杆缓慢上升或下降的过程；导杆为内空封闭结构，防止液流进入导杆，增加阀芯重量，导杆远离阀板侧顶部为封闭结构，在导杆中心攻螺纹孔，缓闭塞中心打通孔，螺钉通过缓闭塞拧入导杆顶部螺纹孔，将缓闭塞固定在导杆顶部。

如上所述的微阻缓闭型水下底阀，所述阀体的底端的横截面积大于阀体的顶端的横截面积，其可以进一步减小安装空间；所述阀体的顶端两侧设有吊耳，方便进行吊装。

在本发明的设计过程中满足了如下两方面的基本要求：

一，是低压损，水力损失小，才能满足节能环保的旋律，才能拓展它的应用范围，在阀体中水力损失主要有两个方向，第一为打开阀芯而克服阀芯重力及摩擦力，第二为速度矢量变化引起的损失针对这两种损失在设计做如下优化及改进：

根据压力局部损失计算公式，如式(1)：

ΔP＝ζ(v²/2g)……………………(1)

其中，ΔP表示底阀压力损失，ζ表示阻力损失系数，v表示液流速度，g表示重力加速度。

根据上式分析得，损失主要和液流速度及阻力损失系数有关，液流进口速度主要取决于阀体底板进口面积，液流阀内流速主要取决于阀体与阀芯、阀板之间的环形截面积，在设计时要保证此二者面积相当，且不小于进口面积，同时速度方向采用导水锥引水，避免了液流和阀板直接撞击，减少了冲击压力损失；

阀板要打开需保证条件，如式(2)：

ΔP·S>mg+f……………………(2)

其中，ΔP表示底阀压力损失，S表示阀板面积，m表示阀芯质量，g表示重力加速度，f表示阀芯上升相对运动的摩擦力。

根据上式看出，阀体压力损失和阀芯重量及相对运动摩擦力有关，同时和阀板面积有关，面积越大，同样压差对应力越大，但阀芯重量也越大，要想打开阀芯而需要的小的压力损失，就必须保证减轻阀芯重量及相对运动摩擦力，本申请采用薄不锈钢板加加强筋的结构，同时采用塑料或尼龙材质的导水锥，空心导杆都是为减轻阀芯重量；对导杆外圆要求较小的粗糙度及用尼龙做滑块，是为减小相对运动时的摩擦力；

二，保证缓闭套容积相对滑块与导杆之间的小间隙容积要大很多，在缓闭塞上升时，缓闭套内的液体受到压缩，液流会通过滑块与导杆之间的小间隙流出缓闭套，由于缓闭套截面积相对小间隙环面大很多，液体在流出时相对时间也较长；同理当阀芯下降时，缓闭套内形成一定真空，液流通过滑块小间隙向缓闭套内流动，由于截面积相差较大，液流补充时间也相对较长，这就促使阀芯缓慢上升或缓慢下降，减少了阀板对阀体底板的冲击，也改善了阀板受力不均匀现象，提高底阀使用寿命，减少维护次数。

本发明的微阻缓闭型水下底阀工作原理如下：

在阀芯下面安装了导水锥，让液流能均匀无突变的进入阀体，大大减少了液流对阀芯以及阀板的冲击损失，能够减少吸上装置进口压力损失；在阀体过流面积设计时，要保证阀芯打开时过流断面和阀体底板进口面积相同，且流速不得大于进口流速，这样就保证了液流的速度无突变，低压损；对阀板采用高强度不锈钢板，既能在重力作用下封住密封面，也在取水时减少克服阀芯的重力而损失的压差，对阀芯中，导杆采用空心不锈钢管，光滑度达0.2～0.4um，同时滑块采用尼龙材质加工，保证在阀组件打开的过程中减少因摩擦而损失的压力，减少压差损失，采用缓闭套的结构，设计时在滑块和导杆之间保证0.2～0.5mm小间隙，当装置开机时，阀芯缓慢上升，将缓闭套的液体通过滑块与导杆之间的间隙慢慢排出；当装置停机时，阀芯快速下落时，在缓闭套中形成真空，待液流通过间隙慢慢补充真空后，阀芯才下落，这一过程就阻碍了阀芯的下落速度，也减缓了对密封垫的冲撞，对阀板受力也有一定的均衡作用，增加设备的可靠性和稳定性；第一螺钉(即滑块固定块和缓闭套的螺栓连接)与第二螺钉(即缓闭塞和导杆的螺栓连接)起到固定连接的作用；滤网可以过滤杂质；加强筋可以加强连接的效果固定杆和滑块固定块用于固定滑块；导水锥有导流的作用；固定杆用来固定滑块固定块。

有益效果：

(1)本发明的微阻缓闭型水下底阀，结构简单，无需对底阀结构进行较大调整即可实现微阻缓闭；

(2)本发明的微阻缓闭型水下底阀，安装空间小，适用范围广，克服传统底阀压力损失大、密封面易损坏、密封性不好以及维修麻烦的缺点，符合节能环保要求；

(3)本发明的微阻缓闭型水下底阀，结构设计合理，从结构设计和水力设计上改变底阀的性能，让压力损失减少，同时对底阀密封性能也采用新型结构及材料保证其不仅密封性好，而且耐老化；

(4)本发明的微阻缓闭型水下底阀，在泵停机时为克服底阀阀芯瞬间落下对密封面造成的损伤，也为防止阀瓣承受压强加大，采用缓闭结构方式让阀芯缓慢落下，有效防止了阀芯对密封垫的损坏，使用寿命长，此种结构的底阀通过在现场的使用情况反馈，既有效降低了进口压力损失，而且保证了长时间稳定运行。

附图说明

图1为本发明微阻缓闭型水下底阀的结构示意图；

图2为本发明阀芯的结构示意图；

图3为本发明微阻缓闭型水下底阀的俯视图；

其中，1-阀体，2-固定杆，3-滑块固定块，4-缓闭套，5-滑块，6-第一螺钉，7-阀芯，8-密封垫，9-螺栓、10-阀体底板，11-滤网，12-导水锥，13-缓闭塞，14-第二螺钉，15-导杆，16-加强筋，17-阀板，18-吊耳。

具体实施方式

下面结合附图进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

微阻缓闭型水下底阀，其结构示意图如图1和图3所示，包括阀芯7、阀体1和阀体底板10，阀体1底端与阀体底板10顶端螺栓固定连接且二者之间设有密封垫8，阀体底板10的底端固定连接有滤网11，阀体底板10与阀体1和滤网11通过螺栓9连接，也可通过法兰连接或焊接的方式连接。

阀芯7如图2所示，主要由阀板17和导杆15垂直连接构成，阀体1内部设有缓闭器，缓闭器由缓闭套4、滑块5及滑块固定块3组成；缓闭套4为仅一端开口的筒状结构，其中空部分为盲孔a，缓闭套4的开口端径向延伸形成固定环，缓闭套4的端面与滑块5的端面接触；滑块5为两端开口的筒状结构，其中空部分为通孔b；滑块固定块3为一端开口、另一端开通孔c的筒状结构，盲孔a、通孔b和通孔c为圆柱孔或圆台孔，盲孔a、通孔b与通孔c依次连通且共轴，盲孔a与通孔b连通处盲孔a的横截面积大于等于通孔b；导杆15远离阀板的一端依次穿过通孔c、通孔b进入盲孔a内，导杆15的长度大于盲孔a与通孔b连通处距离阀体底部的高度，盲孔a长度为通孔b长度的8～10倍，盲孔a最小横截面积为导杆与通孔b之间间隙最大横截面积的60～80倍，通孔b与导杆之间间隙的最小宽度为0.2～0.5mm。

滑块5嵌在滑块固定块3内，滑块的材质为尼龙，可以有效减少导杆运动时二者之间的摩擦力，滑块的光滑度为1.6～3.2um，导杆的光滑度为0.2～0.4um。固定环与滑块固定块3通过第一螺钉6连接，滑块固定块3通过多根固定杆2与阀体内壁连接，固定杆2与阀体和滑块固定块焊接。

阀板17下设有棱锥形或圆锥形的导水锥12，导水锥12采用尼龙或塑料材质铸造，减轻阀芯重量，也可完成导流作用，其底面与阀板17通过胶水粘接，阀板17上设有与导杆15连接的加强筋16，加强筋16与导杆15和阀板17焊接。导杆15为空心结构，其远离阀板17端设有缓闭塞13，缓闭塞13通过第二螺钉14固定在导杆15顶端上，既能防止液体进入导杆，也能在阀芯上升或下降时，增加缓闭套液流变化体积，有效阻止快开快关的现象发生。缓闭塞13为与导杆15共轴的圆柱体，其横截面直径小于缓闭套4截面直径2～4mm，大于导杆15直径。

阀体1的底端的横截面积大于阀体1的顶端的横截面积，在顶端两侧设有吊耳18。

通过试验证明，本发明装置具有使用方便、密封性好、结构简单合理及使用寿命长等优点，极具应用前景。

Claims (10)

1.微阻缓闭型水下底阀，包括阀体和阀芯，阀芯主要由阀板和导杆垂直连接构成，其特征是：阀体内部设有缓闭器，缓闭器具有中空结构，其中空部分主要由相互连通的盲孔a和通孔b构成，连通处盲孔a的横截面积大于等于通孔b；

导杆远离阀板的一端穿过通孔b进入盲孔a内，导杆的长度大于盲孔a与通孔b连通处距离阀体底部的高度，盲孔a长度为通孔b长度的8～10倍，盲孔a最小横截面积为导杆与通孔b之间间隙最大横截面积的60～80倍。

2.根据权利要求1所述的微阻缓闭型水下底阀，其特征在于，所述缓闭器由缓闭套、滑块及滑块固定块组成；所述缓闭套为仅一端开口的筒状结构，其中空部分即为盲孔a，所述缓闭套的开口端径向延伸形成固定环；所述滑块为两端开口的筒状结构，其中空部分即为通孔b；所述滑块固定块为一端开口、另一端开通孔c的筒状结构；所述滑块嵌在滑块固定块内，导杆依次穿过通孔c、通孔b进入盲孔a内，所述固定环与滑块固定块通过螺栓连接，所述滑块固定块通过多根固定杆与阀体内壁连接。

3.根据权利要求2所述的微阻缓闭型水下底阀，其特征在于，所述缓闭套的端面与滑块的端面接触。

4.根据权利要求3所述的微阻缓闭型水下底阀，其特征在于，所述盲孔a、通孔b和通孔c为圆柱孔或圆台孔，所述盲孔a、通孔b和通孔c共轴，所述通孔b与导杆之间间隙的最小宽度为0.2～0.5mm；所述滑块的材质为尼龙，所述滑块的光滑度为1.6～3.2um，所述导杆的光滑度为0.2～0.4um。

5.根据权利要求2所述的微阻缓闭型水下底阀，其特征在于，所述固定杆与阀体和滑块固定块焊接；所述阀体通过螺栓固定在阀体底板上，二者之间设有密封垫，密封垫的材质为硅胶，阀体底板的底端固定有滤网，所述阀体底板与滤网通过螺栓连接、法兰连接或焊接的方式连接。

6.根据权利要求1所述的微阻缓闭型水下底阀，其特征在于，所述阀板下设有导水锥，导水锥的材质为尼龙或塑料；阀板上设有与导杆连接的加强筋。

7.根据权利要求6所述的微阻缓闭型水下底阀，其特征在于，所述导水锥为棱锥形或圆锥形，所述导水锥与阀板通过胶水粘接；所述加强筋与导杆和阀板焊接。

8.根据权利要求7所述的微阻缓闭型水下底阀，其特征在于，所述导杆为空心结构。

9.根据权利要求8所述的微阻缓闭型水下底阀，其特征在于，所述导杆远离阀板端设有缓闭塞，缓闭塞与导杆通过螺栓连接；所述缓闭塞为圆柱体且与导杆共轴，其横截面直径小于缓闭套截面直径2～4mm，大于导杆直径。

10.根据权利要求1所述的微阻缓闭型水下底阀，其特征在于，所述阀体的底端的横截面积大于阀体的顶端的横截面积；所述阀体的顶端两侧设有吊耳。