CN110230719A - 双位可调自保持快速浮球阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双位可调自保持快速浮球阀，包括阀座、活动阀芯、阀芯杠杆臂、阀杆支撑转轴、浮球杠杆、磁力自保持机构、上限浮球、下限浮筒、上下限调节浮筒拉杆；当水位降低到低于下限浮筒时，下限浮筒内液体变为重力，使杠杆上所受总重力大于磁保持吸力，带动连接在杠杆上活动阀芯快速开阀；液位上升到上限浮球淹没前，总重力依然大于浮力，维持开阀状态；当液位上升到上限浮球产生额定浮力时，带动浮球杠杆上升，上升到磁保持机构产生吸力后，关阀力倍增，加速关阀过程而迅速关闭进水阀；在阀关闭状态下，液位下降到下限浮筒露出前，因磁吸力保持阀关闭状态，因而能实现浮球阀的双位可调自保快速开阀与关阀，避免产生震荡、颤抖和磨损等问题。

Description

双位可调自保持快速浮球阀

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，具体是一种双位可调自保持快速浮球阀。

背景技术

浮球阀是广泛被使用的液体控制阀，安装在液体用于自动控制液体液位。它的最主要的优点是不依赖于额外的能源就能实现液位的自动控制，具有简单、方便、成本低廉的系列优点；浮球阀的原理是，容器内空心浮球因液位高低变化使浮球浮力产生变化，引起与浮球相连的杠杆上下运动带动与之相连的阀门阀芯运动；在液位上升的浮球浮力大于被控阀门阀芯上介质压力及浮球系统总重力，阀门被关闭；当液位下降时，浮球受到的浮力减小，浮力小于浮球系统重力与介质在阀芯上产生的压力之和时，阀芯被打开，进液；当被控管道内介质压力很高或者阀门口径很大时，阀芯上的作用力会很大，这就要配用很大的浮球及杠杆系统，这不仅相当不经济而且可靠性也大大降低；为了开启或关闭大的阀门，一般都用口径小的阀门，控制大的主阀门阀芯的上下腔体流道压力的办法，来实现用下浮球阀控制主阀的办法，这就是遥控浮球阀或先导浮球阀。

在现有浮球阀技术中无论是否采用先导阀，普遍的都是使用单浮球一个液位控制点，虽然普通浮球阀启闭也是因水位变化导致的浮球浮力变化引起的，但上下限水位都在杠杆式浮球阀安装位置附近，进水水位和停止进水水位非常接近，造成遥控浮球阀频繁启停；阀门的频繁启停不仅会加速阀门密封面的冲击磨损容易损坏，而且会造成供水管网压力波动剧烈，造成供水管网的损坏；还有一些如用井水给遥远水池供水场合，为了维持水池液位需要浮球阀前供水设备长期运行，很浪费能源也导致设备加速磨损；再如广泛使用浮球阀控制进水的电热开水器，水烧开后，后面接水，哪怕是仅仅接了小半杯水，生水就又被加入进去了等等，许多场所确实需要一种可以设置上下限水位的自动浮球阀，因为虽然用传感器或电磁、电动阀等可以实现所需要的控制，但除了成本高昂外、有些场所甚至还缺乏用电条件。

为了解决前述需要，专利公开号为CN 208474615 U发明的一种可控制上下限水位的遥控浮球阀，也是针对现有浮球阀的缺陷，试图解决这个问题，其主要特征利用两个布置于水池上下的两套浮球阀，通过管路连接到主阀出口腔体中；主要问题，水位控制因靠连接密封良好的管路固定了上下两个浮球位置，导致水位调整不便，水箱进水后很难现场对水位再做调整；其二，根本性的当原来阀处于关闭状态时，一旦水位低于上水位阀打开位置，因主阀上腔压力必然也跟随下降，主阀也依然会被打开，从而无法从根本上达到双位启停控制的目的。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，从而提供一种双位可调自保持快速浮球阀，液位上下位方便设定调整，不依赖任何外来能源，能够实现浮球阀的双位可调自保快速开阀与关阀，避免传统浮球阀单点控制时产生的震荡、颤抖和磨损等问题。

本发明解决所述问题，采用的技术方案是：

一种双位可调自保持快速浮球阀，包括阀体、活动阀芯，阀体上设置有用于与活动阀芯接触的阀座，还包括阀芯短杠杆臂、阀杆支撑转轴、浮球杠杆、上下限调节浮筒拉杆、下限浮筒、上限浮球，活动阀芯设置在阀芯短杠杆臂的一端，阀芯短杠杆臂的另一端与浮球杠杆的一端连接，阀杆支撑转轴设置在阀体上，阀芯短杠杆臂与浮球杠杆的连接部位设置在阀杆支撑转轴上，上限浮球设置在浮球杠杆的另一端，上下限调节浮筒拉杆固定在浮球杠杆上，上下限调节浮筒拉杆的下端连接下限浮筒，阀体的伸出端上设置有永久磁铁上片，浮球杠杆上对应阀体的伸出端设置有与永久磁铁上片相适应的活动下片凸出铁件，永久磁铁上片与活动下片凸出铁件相吸构成磁力自保持机构；通过上限浮球浮起时的浮力使得活动阀芯与阀座接触实现阀门关闭，通过永久磁铁上片与活动下片凸出铁件相吸产生的永久磁铁保持力保持液位下降后阀门关闭状态，通过装满介质液体的下限浮筒产生的重力，克服永久磁铁保持力实现阀门打开。

采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：

当水位降低到低于下限浮筒时，浮筒内液体变为重力，使杠杆上所受总重力大于磁保持吸力，带动连接在杠杆上活动阀芯快速开阀；液位上升到上限浮球淹没前，总重力依然大于浮力、维持开阀状态；当液位上升到上限浮球产生额定浮力时，带动浮球杠杆上升，上升到磁保持机构产生吸力后，关阀力倍增，加速关阀过程而迅速关闭进水阀；在阀关闭状态下，液位下降到下限浮筒露出前，因磁吸力保持阀关闭状态，因而能实现浮球阀的双位可调自保快速开阀与关阀，避免传统浮球阀单点控制时产生的震荡、颤抖和磨损等种种问题。

②结构简单，实用性强。

作为优选，本发明更进一步的技术方案是：

上限浮球连接在浮球杠杆的另一端，上限浮球为空心金属球或非金属实心或空心球，上限浮球产生的浮力大于等于上限浮球、浮球杠杆、上下限调节浮筒拉杆及下限浮筒的系统重力与管道内介质对阀芯产生的压力之和。

活动阀芯与阀座处于封闭状态时，磁力自保持机构的永久磁铁上片与活动下片凸出铁件处于轻微接触状态，当活动阀芯与阀座脱离时，永久磁铁上片与活动下片凸出铁件同时脱离，永久磁铁上片与活动下片凸出铁件之间的电磁吸力大于活动阀芯上介质最大压力产生的压力与下限浮筒淹没在介质中时浮球杠杆系统产生的总重力之和。

下限浮筒为无上盖的筒体，筒体密度要大于介质密度，筒体内装满与被控液位介质相同的介质，其体积满足盛满介质后自身重力大于永久磁铁上片与活动下片凸出铁件之间产生的磁保持力吸力。

上下限调节浮筒拉杆为绳索或拉杆。

阀体的伸出端设置有磁力调整机构，磁力调整机构包括固定在阀体伸出端的螺母、与螺母配合的调节螺杆，调节螺杆的下端连接用于顶压活动下片凸出铁件的下部顶块，通过旋转调节螺杆使得下部顶块顶压活动下片凸出铁件，来调节固定在阀体伸出端的永久磁铁上片与活动下片凸出铁件之间的间隙，以实现对自保持磁力大小调节。

浮球杠杆的另一端设置有用于收放和锁紧上下限调节浮筒拉杆的拉杆调节机构，拉杆调节机构包括位于浮球杠杆端部的与上下限调节浮筒拉杆配合的上下通孔、用于顶紧上下限调节浮筒拉杆的顶丝，用于锁紧顶丝的锁固螺母，上下限调节浮筒拉杆穿过浮球杠杆上的上下通孔，调整好位置后通过顶丝和锁固螺母锁紧固定，实现液位上下限的调节。

附图说明

图1 是本发明实施例1水位到达上限后的结构示意图；

图2 是本发明实施例1在阀关闭状态下、液位下降后，通过磁力保持阀门仍然保持关闭状态的结构示意图；

图3 是本发明实施例1液位降低到浮筒露出的下限水位，重力大于磁保持力，使阀打开时的结构示意图；

图4 是本发明实施例2的结构示意图；

图5 是本发明实施例磁力调整机构的主视结构示意图；

图6 是本发明实施例拉杆调节机构的主视结构示意图；

图7 是本发明实施例拉杆调节机构的俯视剖面结构示意图；

图中：阀座1；活动阀芯2；阀芯短杠杆臂3；阀杆支撑转轴4；磁力调整机构5；第一调节手柄5A；螺母5B；调节螺杆5C；下部顶块5D；磁力自保持机构6；浮球杠杆7；上下限调节浮筒拉杆8；下限浮筒9；拉杆调节机构10；上下通孔10A；顶丝10B；锁固螺母10C；第二调节手柄10D；上限浮球11。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步说明，目的仅在于更好地理解本发明内容，因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。

实施例1：

参见图1、一种双位可调自保持快速浮球阀，包括阀体、活动阀芯2，阀体上设置有用于与活动阀芯2接触的阀座1，还包括阀芯短杠杆臂3、阀杆支撑转轴4、浮球杠杆7、上下限调节浮筒拉杆8、下限浮筒9、上限浮球11，活动阀芯2设置在阀芯短杠杆臂3的一端，阀芯短杠杆臂3的另一端与浮球杠杆7的一端连接，阀杆支撑转轴4设置在阀体上，阀芯短杠杆臂3与浮球杠杆7的连接部位设置在阀杆支撑转轴4上，上限浮球11设置在浮球杠杆7的另一端，上下限调节浮筒拉杆8固定在浮球杠杆7上，上下限调节浮筒拉杆8的下端连接下限浮筒9，阀体的伸出端上设置有永久磁铁上片，浮球杠杆7上对应阀体的伸出端设置有与永久磁铁上片相适应的活动下片凸出铁件，永久磁铁上片与活动下片凸出铁件相吸构成磁力自保持机构6；通过上限浮球11浮起时的浮力使得活动阀芯2与阀座1接触实现阀门关闭，通过永久磁铁上片与活动下片凸出铁件相吸产生的永久磁铁保持力保持液位下降后阀门关闭状态，通过装满介质液体的下限浮筒9产生的重力，克服永久磁铁保持力实现阀门打开。

上限浮球11连接在浮球杠杆7的另一端，上限浮球11为空心金属球或非金属实心或空心球，上限浮球11产生的浮力大于等于上限浮球11、浮球杠杆7、上下限调节浮筒拉杆8及下限浮筒9的系统重力与管道内介质对活动阀芯2产生的压力之和，也就是说上限浮球11的浮力要大于上下浮球等系统共同重力，还要克服管道压力，从而实现可靠关闭被控制阀。

活动阀芯2与阀座1处于封闭状态时，磁力自保持机构的永久磁铁上片与活动下片凸出铁件处于轻微接触状态，当活动阀芯2与阀座1脱离时，永久磁铁上片与活动下片凸出铁件同时脱离，永久磁铁上片与活动下片凸出铁件之间的电磁吸力大于活动阀芯2上介质最大压力产生的压力与下限浮筒9淹没在介质中时浮球杠杆系统产生的总重力之和。

上下限调节浮筒拉杆8为绳索或拉杆。

阀座1；活动阀芯2；阀芯短杠杆臂3；阀杆支撑转轴4；磁力调整机构5；第一调节手柄5A；螺母5B；调节螺杆5C；下部顶块5D；磁力自保持机构6；浮球杠杆7；上下限调节浮筒拉杆8；下限浮筒9；拉杆调节机构10；上下通孔10A；顶丝10B；锁固螺母10C；第二调节手柄10D；上限浮球11。

阀体的伸出端设置有磁力调整机构5，磁力调整机构5包括固定在阀体伸出端的螺母5B、与螺母5B配合的调节螺杆5C，调节螺杆5C的上端连接第一调节手柄5A，调节螺杆5C的下端连接用于顶压活动下片凸出铁件的下部顶块5D，通过旋转第一调节手柄5A和调节螺杆5C，使得下部顶块5D顶压活动下片凸出铁件，来调节固定在阀体伸出端的永久磁铁上片与活动下片凸出铁件之间的间隙，以实现对自保持磁力大小调节。

浮球杠杆7的另一端设置有用于收放和锁紧上下限调节浮筒拉杆8的拉杆调节机构10，拉杆调节机构10包括位于浮球杠杆7端部的与上下限调节浮筒拉杆8配合的上下通孔10A、用于顶紧上下限调节浮筒拉杆8的顶丝10B，用于锁紧顶丝10B的锁固螺母10C，顶丝10B的端部设置有第二调节手柄10D，上下限调节浮筒拉杆8穿过浮球杠杆7上的上下通孔10A，调整好位置后通过顶丝10B和锁固螺母10C锁紧固定，实现液位上下限的调节。

磁力自保持机构6分上下两部分，上半部分的永久磁铁上片固定在阀体伸出端的阀座上，下半部分的活动下片凸出铁件安装在浮球杠杆7上；浮球杠杆7上的端部安装有上限浮球11和上下限调节浮筒拉杆8，同时装有拉杆调节机构10、用于调整液位高低的上下限调节浮筒拉杆8，上下限调节浮筒拉杆8的下端接下限浮筒9。

本发明采用上限浮球11浮起时的浮力关阀，用永久磁铁保持液位下降后阀门关闭状态，用上部敞口内装满控制介质液体的下限位浮筒产生的重力，克服永久磁铁保持力实现开阀。

为了在阀门因上限浮球11关闭控制阀液位下降后，即上限浮球阀11失去浮力后，阀门一直能够克服重力的增加与管道压力而保持关闭状态，进而设置了磁力自保持机构6，并且通过磁力调整机构5调整以适应不同的场合需要；磁力自保持机构6由安装在阀体伸出端的永久磁铁上片和安装在浮球杠杆上的活动下片凸出铁件两部分组成，通过磁力调整机构5能够调节永久磁铁上片与活动下片凸出铁件之间的间隙，使活动阀芯2与阀座1处封闭状态时，磁力保持机构6的上片与下片处于轻微接触状态；活动阀芯2与阀座1脱离时，磁力自保持机构6上下两片一同脱离并保持微吸力状态，两磁吸片之间的电磁吸力大于活动阀芯2上介质产生的压力与下限浮筒9淹没在介质中时浮球杠杆系统产生的总重力之和。

进一步的为实现水位低于下限水位时可靠开启阀门，下限浮筒9设计为无上盖的筒体，制造筒体材料的密度大于控制液体密度，保障水位高于下限浮筒9时，下限浮筒9在盛满被控液体情况下，下限浮筒9因内外液体相同，仅仅产生下限浮筒9外壳重量的净重力，因而在下限浮筒9未露出水面前对系统重力影响可以忽略，不会影响阀门启闭状态；但当随着液位下降，下限浮筒9完全脱离下限水位后，下限浮筒9中的液体重量将完全变为重力，因该重力及系统重力大于磁力保持机构6吸力，会突然脱离磁保持位，再加之管道压力的作用，则可快速打开浮球阀，从而实现上限不同位置启闭浮球阀的目的。

本装置的上下限液位的调整是这样进行的，上限由连接浮球阀管道位置，调整上限浮球11的高低来确定关阀上限，下限则由下限调整机构10夹持上下限调节浮筒拉杆8提起和落降多少实现调整，上下限调节浮筒拉杆8为金属或非金属长杆，也可以是绳索，调整非常的便捷，如果是绳索，仅仅是提起或放下绳子的长度就能实现调整，这对于被控池或灌中已经有相当液位的状态，调整也都变相当简单容易。

实施例2：

参见图4，采用DN80遥控浮球阀配套本发明双位可调自保持快速浮球阀，,具体是为一个4x3x2m水箱供水的控制，主供水管道上接有普通浮球阀的主阀，从主阀接DN15引压管到本发明双位可调自保持快速浮球阀。

浮球阀进液阀座1直径10mm（活动阀芯上产生的最大压力作用力最大压强1.6mpa时为12.56kgf），其上安装有大于阀座1的活动阀芯2、活动阀座2连接在阀芯短杠杆臂3一端，阀芯短杠杆臂3另一端与浮球杠杆7连接在一起并在相连部位固定在阀杆支撑转轴4上，为尽量减小管道压力变化对开关阀芯的影响，浮球杠杆7长度约为阀芯短杠杆臂3长度8倍。

浮球阀体与普通浮球阀区别在于固定有磁力调整机构5，阀体伸出端部上安装有面积约8平方厘米永久磁铁上片，作为磁力保持机构6的上半部分，磁力保持机构的下半部分为安装在浮球杠杆7与永久磁铁上片上下对应位置的活动下片凸出铁件，磁力保持机构6上下两部分在合到一起时的磁吸力设计约为5kgf，本实施例中磁力保持机构6安装在浮球杠杆7靠近阀杆支撑转轴50%位置，这样磁保持力在杠杆作用下，相当于阀芯部位能够产生20kgf的作用力。

在浮球杠杆6的另一端安装有上限浮球11和下限浮筒调整机构10，下限浮筒调整机构10连接上下限调节浮筒拉杆8，上下限调节浮筒拉杆8下端接下限浮筒9。

上限浮球11设计最大浮力1.6kg，本体重0.2kg，下限浮筒9总容积为3L，筒自重0.2kg，当下限在水位淹没下限浮筒9，未达到上限浮球11前，此时下限浮筒9淹没在水中，因下限浮筒9淹没在水中、筒内筒外均为水，无额外浮力产生，阀杆端部产生的净总重力约为0.5kg，此重力作用到磁力保持机构6上的力为1kg，该力作用到阀芯部位变为4kg，因磁保持力作用到活动阀芯2的关阀作用力为20kg，活动阀芯2最大压力产生的开阀力12.56kg+浮球杠杆系统综合总重力4kg，因而可以维持关阀状态。

在液位到达上限浮球最大浮力位置时，设计产生约1.6 kg净浮力，该浮力作用到活动阀芯2位置就因杠杆产生12.8kg关阀力，此力大于关阀需要的最大12.56kg力，可使活动阀芯2向关闭方向移动甚至关闭，当接近关闭状态时，磁力保持机构6产生额外关阀力，而迅速关闭阀芯，而不会产生普通浮球阀在关阀接近关闭状态的情况下的颤抖和摩擦，从而大大延长浮球阀寿命。

此浮力作用到阀芯部位当液位下降到低于下限浮筒9位置时，下限浮筒9被抵消的筒内水重被完全变为了重力3kg，加浮球系统0.5kg=3.5kg，因杠杆的作用换算到磁保持位置变为7kg，磁保持力5kg，因而脱离保持位置，一旦脱开，而普通浮球阀微开微闭状态的震荡和颤抖。

上限由连接浮球阀管道位置，调整上限浮球11的高低确定关阀上限，本实施例上下限调节浮筒拉杆8采用是尼龙绳索，将尼龙绳穿过浮球杠杆8上的上下通孔10A，确定好上下限位置，即上限浮球11固定绳索长度和下限浮筒9固定绳索长度后，通过顶丝10B、锁固螺母10C将绳索固定，这样就能够实现浮球阀的开闭下限液位和上限液位的调整控制。

以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书及其附图内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。

Claims (7)

1.一种双位可调自保持快速浮球阀，包括阀体、活动阀芯，阀体上设置有用于与活动阀芯接触的阀座，其特征在于：还包括阀芯短杠杆臂、阀杆支撑转轴、浮球杠杆、上下限调节浮筒拉杆、下限浮筒、上限浮球，活动阀芯设置在阀芯短杠杆臂的一端，阀芯短杠杆臂的另一端与浮球杠杆的一端连接，阀杆支撑转轴设置在阀体上，阀芯短杠杆臂与浮球杠杆的连接部位设置在阀杆支撑转轴上，上限浮球设置在浮球杠杆的另一端，上下限调节浮筒拉杆固定在浮球杠杆上，上下限调节浮筒拉杆的下端连接下限浮筒，阀体的伸出端上设置有永久磁铁上片，浮球杠杆上对应阀体的伸出端设置有与永久磁铁上片相适应的活动下片凸出铁件，永久磁铁上片与活动下片凸出铁件相吸构成磁力自保持机构；通过上限浮球浮起时的浮力使得活动阀芯与阀座接触实现阀门关闭，通过永久磁铁上片与活动下片凸出铁件相吸产生的永久磁铁保持力保持液位下降后阀门关闭状态，通过装满介质液体的下限浮筒产生的重力，克服永久磁铁保持力实现阀门打开。

2.根据权利要求1所述的双位可调自保持快速浮球阀，其特征在于：上限浮球连接在浮球杠杆的另一端，上限浮球为空心金属球或非金属实心或空心球，上限浮球产生的浮力大于等于上限浮球、浮球杠杆、上下限调节浮筒拉杆及下限浮筒的系统重力与管道内介质对阀芯产生的压力之和。

3.根据权利要求1所述的双位可调自保持快速浮球阀，其特征在于：活动阀芯与阀座处于封闭状态时，磁力自保持机构的永久磁铁上片与活动下片凸出铁件处于轻微接触状态，当活动阀芯与阀座脱离时，永久磁铁上片与活动下片凸出铁件同时脱离，永久磁铁上片与活动下片凸出铁件之间的电磁吸力大于活动阀芯上介质最大压力产生的压力与下限浮筒淹没在介质中时浮球杠杆系统产生的总重力之和。

4.根据权利要求1所述的双位可调自保持快速浮球阀，其特征在于：下限浮筒为无上盖的筒体，筒体密度要大于介质密度，筒体内装满与被控液位介质相同的介质，其体积满足盛满介质后自身重力大于永久磁铁上片与活动下片凸出铁件之间产生的磁保持力吸力。

5.根据权利要求1所述的双位可调自保持快速浮球阀，其特征在于：上下限调节浮筒拉杆为绳索或拉杆。

6.根据权利要求1所述的双位可调自保持快速浮球阀，其特征在于：阀体的伸出端设置有磁力调整机构，磁力调整机构包括固定在阀体伸出端的螺母、与螺母配合的调节螺杆，调节螺杆的下端连接用于顶压活动下片凸出铁件的下部顶块，通过旋转调节螺杆使得下部顶块顶压活动下片凸出铁件，来调节固定在阀体伸出端的永久磁铁上片与活动下片凸出铁件之间的间隙，以实现对自保持磁力大小调节。

7.根据权利要求1所述的双位可调自保持快速浮球阀，其特征在于：浮球杠杆的另一端设置有用于收放和锁紧上下限调节浮筒拉杆的拉杆调节机构，拉杆调节机构包括位于浮球杠杆端部的与上下限调节浮筒拉杆配合的上下通孔、用于顶紧上下限调节浮筒拉杆的顶丝，用于锁紧顶丝的锁固螺母，上下限调节浮筒拉杆穿过浮球杠杆上的上下通孔，调整好位置后通过顶丝和锁固螺母锁紧固定，实现液位上下限的调节。