CN110836268A - 一种轴流式水泵控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴流式水泵控制阀，包括相互通过法兰固定连接的上阀体和下阀体以及设置在控制阀内形成环形流道的导流体、导流体座和下阀体内壳，该控制阀还包括由主轴、水缸筒、水缸盖和活塞组成的压力驱动组件以及控制阀组合件，所述的主轴下端依次穿过导流体、导流体座和水缸盖与设置在水缸筒内的活塞通过锁紧螺母锁定，与现有技术相比，本发明具有缓开防跳闸、断电极速闭合、防水锤效果好等优点。

Description

一种轴流式水泵控制阀

技术领域

本发明涉及给水系统的水泵控制领域，尤其是涉及一种轴流式水泵控制阀。

背景技术

在供水系统中，为了保证水泵的正常运用，防止：(1)开泵时，液体流动的加速度和水泵运转的加速度同步，导致电机在运转初期负载过大，电流升值太高而跳闸(2)，运行结束停泵时，止回方式不科学而导致水锤产生，水泵的出口端必须安装多种功能的水泵控制阀。目前市场上常用的有截止型自力式水泵控制阀、旋启型大小阀瓣水泵控制阀(简称管力阀)，液压驱动型止回蝶阀(简称液控蝶阀)，以及轴流式速闭止回阀+电动蝶阀，上述这些阀门存在流阻大、故障率高，成本高，维护及操作复杂等缺陷。

中国专利CN2675984公开了一种水泵控制阀，采购Y型双腔隔膜控制形式，虽在开泵时具备缓开功能，但在关闭时采用全程缓闭，这会产生很大的倒流速度，实践证实，如果在关阀前已形成很大的倒流速度，控制腔最后是无法控制阀瓣的关闭速度，最后导致水锤产生，另外Y型体形较大，成本较高。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种轴流式水泵控制阀。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种轴流式水泵控制阀，包括相互通过法兰固定连接的上阀体和下阀体以及设置在控制阀内形成环形流道的导流体、导流体座和下阀体内壳，该控制阀还包括由主轴、水缸筒、水缸盖和活塞组成的压力驱动组件以及控制阀组合件，所述的主轴下端依次穿过导流体、导流体座和水缸盖与设置在水缸筒内的活塞通过锁紧螺母锁定。

所述的导流体座与下阀体内壳相互通过螺钉固定扣合成中空的梭型结构，所述的水缸筒固定设置在中空的下阀体内壳内并且通过固定在导流体座底部的水缸盖密封扣合，所述的活塞受主轴的驱动在水缸筒内上下运动，并将水缸筒分为上腔和下腔，所述的下腔通过下阀体内壳上的通孔与下阀体内流道连通。

所述的下阀体内壳的内壁与水缸筒外壁之间形成一环状密封腔，该环状密封腔通过水缸盖内的通道与上腔连通，并且通过控制阀组合件与外界连通实现排空。

所述的下阀体内壳与下阀体之间形成截面积依次减小的环形进口流道，所述的导流体包括通过连接板相互连接的中部固定套和环形导流主体，该环形导流主体的截面呈水滴状，其内表面呈竖直的筒状，外表面呈圆锥台状，环形导流主体的内表面与导流体座外表面之间形成内出口流道，环形导流主体的外表面与上阀体内壁形成环形外出口流道。

该控制阀在进口流道分别与内出口流道和外出口流道连通的位置处分别设有环形的内阀座和外阀座，所述的环形导流主体的下表面设有通过伸缩单元实现伸缩运动的圆环形阀瓣，该阀瓣分别与圆环形的内阀座和外阀座形成密封副，当圆环形阀瓣回缩后形成平滑的下表面。

所述的内阀座和外阀座通过密封胶固定并形成过盈配合。

所述的伸缩单元设置在环形导流主体内，包括弹簧、簧片和压块，所述的压块和簧片均设有多个，每个压块分别与阀瓣配合，每个簧片的一端通过螺栓与压块紧固，另一端与弹簧连接。

所述的控制阀组合件包括与第一子管路、第二子管路以及通过三通分别与第一子管路和第二子管路连接的第三子管路，该第一子管路一端与环形外出口流道连通，另一端通过第三子管路与外界连通实现排空，所述的第二子管路一端与环状密封腔连通，另一端通过第三子管路与外界连通实现排空。

所述的第一子管路上依次设有第一检修阀、过滤器、常开低压电磁阀和单向阀，所述的第二子管路上设有第二检修阀，所述的第三子管路上依次设有节流阀和常闭高压电磁阀，所述的单向阀的导通方向为环形外出口流道至外界排空，防止控制阀的进口端水向出口端流动，所述的常开低压电磁阀和常闭高压电磁阀均通过中控器控制通断，并且与控制阀进口端的水泵联动。

在该控制阀处于停泵状态时，控制阀内产生背压，阀瓣在背压和弹簧的作用下快速关闭，此时，常闭高压电磁阀失电闭合，常开低压电磁阀失电开启，上腔与环形外出口流道导通背压，而下腔没有压力，因此，活塞在背压的作用下，带动导流体向下运动并处于复位状态，压紧阀瓣，使阀瓣紧贴内阀座和外阀座；

在该控制阀处于开泵运行状态时，常开低压电磁阀通电关闭，切断第一子管路，常闭高压电磁阀延时得电开启，使上腔能够通过第二子管路和第三子管路实现排空，此时，上腔开始受到节流阀的作用缓慢排水，阀瓣在活塞和主轴带动导流体向上运动的作用下实现缓慢开启；

由于常闭高压电磁阀和常开低压电磁阀均为单向流阀，为了防止在开阀和运行状态下，第二子管路的液体流入第一子管路，在第一子管路上设置单向阀，防止上腔的液体流入出口端。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明通过设置节流阀实现了缓开功能，有效避免了水泵在刚启动时，由于流量过大，导致水泵电机电流过大，跳闸的情况发生，因此可以省掉用于缓开用的电动蝶阀，使得使用成本大大降低，另外，本发明还能实现水泵断电后的极速(0.1秒内)关闭，消除水锤的倒流速度，水锤防止效果达到99％，并且，当阀瓣关闭的瞬间还有一小流量流入上腔，起到缓冲作用，从而使阀门的防水锤效果达到100％

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为停泵状态的结构示意图。

图3为开泵运行状态的结构示意图。

图4为停泵瞬间状态的结构示意图。

图中标记说明：

1、上阀体，2、下阀体，3、外阀座，4、内阀座，5、阀瓣，6、弹簧，7、压块，8、簧片，9、导流体，10、导流体座，11、主轴，12、上轴套，13、下轴套，14、锁紧螺母，15、水缸筒，16、水缸盖，17、活塞，18、控制阀组合件，18-1、检修阀，18-2、过滤器，18-3、节流阀，18-4、常闭高压电磁阀，18-5、常开低压电磁阀，18-6、单向阀，19、下阀体内壳，20、环状密封腔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，本发明提供一种低成本、免维修、低流阻、高可靠度的，具备开泵时缓开可调、停泵时极速快关以及小流量缓冲无水锤的多功能轴流式水泵控制阀。

该流式水泵控制阀由上阀体1、下阀体2以及设置在两阀体内部的外阀座3、内阀座4、阀瓣5、弹簧6、压块7、簧片8、导流体9、导流体座10、主轴11、上轴套12、下轴套13、锁紧螺母14、水缸筒15、水缸盖16、活塞17、控制阀阀组合件18、下阀体内壳19以及配管、紧固件和O型密封圈。

上阀体1带有本阀门的出口端，与下阀体2通过大法兰和紧固件连接，连接接触部位设置O型圈密封。

下阀体2采用环状流线型设计，作为本阀门的主要零件，下阀体2内部设有外阀座3、内阀座4、导流体座10、水缸筒15，下阀体2外部和控制阀阀组合件18连通，其中，外阀座3及内阀座4采用过盈配合，并采用密封胶进行密封锁固，导流体10和下阀体内壳19配合处采用活塞型密封型式定位密封，并采用螺栓固定在阀内流道处，水缸筒15定位在下阀体内壳19内，在与下阀体内壳19接触处采用O型圈密封。

水缸筒15被水缸盖16固定，水缸盖16被导流体座10固定。水缸筒15、水缸盖16、导流体座10和下阀体内壳19之间形成一梭型密封腔，密封腔一端和水缸筒15活塞上腔连通，一端通过配管和控制阀阀组合件18联通。

主轴11贯穿导流体座10和水缸盖16中心，一端和导流体锁紧，另一端与活塞通过锁紧螺母14锁紧，由此，导流体10、主轴11及活塞17形成一个硬连接的整体。

导流体9下部环状腔内设置数个弹簧6和数个簧片8，在簧片8的另一端设置压块7(用螺栓固定)，阀瓣5为环形结构，并且与数个压块7相配合固定，压块7、簧片8和弹簧6三者组合起到对阀瓣5的定位及停泵时促使阀瓣5极速关闭(≤0.1秒)的作用。

控制阀阀组合件18由两个检修球阀18-1、一个过滤器18-2、一个节流阀18-3、一个单向阀18-6及一个常闭高压电磁阀18-4、一个低压常开电磁阀18-5以及一些配管组成，节流阀18-3的功能是阀瓣5在开启过程中，即活塞17随导流体9向上运动排出上腔液体时起到节流作用，保证阀瓣5缓慢开启，同时节流阀是排空的，保证活塞上腔压力为零，使活塞17紧贴水缸盖16。

常闭高压电磁阀18-4与水泵联动，起到控制开阀起始时间点作用，一般根据实际需要作开泵后的延时开启，保证水泵电机电流平稳，单向阀16-6的作用是防止阀门进口端(活塞上腔)水向出口端流动。

低压常开电磁阀18-5和水泵联动，保证泵在运行状态时，处在关闭位置防止出口端的水导入活塞上腔，保证活塞上腔的压力始终为零，确保导流体9的全开以及防止水流的振动，停泵后(低压常开电磁阀18-5导通、常闭高压电磁阀18-4关闭)，出口端的水通过管道导入活塞上腔，使导流体9快速复位，过滤器18-2的作用是防止水在倒流复位过程中的垃圾带入

本发明的工作流程如下：

如图2所示，在该控制阀处于停泵状态时，控制阀内产生背压，阀瓣5在背压的作用下处于关闭状态，此时，常闭高压电磁阀18-4失电闭合，常开低压电磁阀18-5失电开启，上腔与环形外出口流道导通背压，而下腔没有压力，因此，活塞5在背压的作用下，带动导流体9向下运动并处于复位状态，使阀瓣5紧贴内阀座4和外阀座3；

如图3所示，在该控制阀处于开泵运行状态时，常开低压电磁阀18-5通电关闭，切断第一子管路，常闭高压电磁阀18-4延时通电开启，防止承压过大导致过电流损坏，使上腔能够通过第二子管路和第三子管路实现排空，此时，上腔开始受到节流阀18-3的作用缓慢排水，阀瓣5在活塞17和主轴11带动导流体9向上运动的作用下实现缓慢开启，因为导流体9的开启必须通过节流阀18-3排掉上腔的水才能实现；

如图4所示，在该控制阀发生瞬间停泵时，常闭高压电磁阀18-4失电闭合切断第三子管路，常开低压电磁阀18-5失电开启连通第二子管路和第三子管路，此时，水泵断电使得控制阀出口端的扬程低于背压，阀瓣5在背压以及压块7、簧片8和弹簧6的联合作用下快速关闭(关闭时间小于0.1秒)，故水锤的倒流速度几乎为零，水锤防止效果达到99％，在阀瓣5关闭后，由于下腔没有压力，而上腔有背压，活塞17带动导流体9作复位动作，实现控制阀在停泵瞬间快速闭合并复位，当阀瓣5关闭的瞬间还有一股小流量流入上腔，取到缓冲作用，从而使本阀门的防水锤效果达到100％。

Claims (10)

1.一种轴流式水泵控制阀，包括相互通过法兰固定连接的上阀体(1)和下阀体(2)以及设置在控制阀内形成环形流道的导流体(9)、导流体座(10)和下阀体内壳(19)，其特征在于，该控制阀还包括由主轴(11)、水缸筒(15)、水缸盖(16)和活塞(17)组成的压力驱动组件以及控制阀组合件，所述的主轴(11)下端依次穿过导流体(9)、导流体座(10)和水缸盖(16)与设置在水缸筒(15)内的活塞(17)通过锁紧螺母(14)锁定。

2.根据权利要求1所述的一种轴流式水泵控制阀，其特征在于，所述的导流体座(10)与下阀体内壳(19)相互通过螺钉固定扣合成中空的梭型结构，所述的水缸筒(15)固定设置在中空的下阀体内壳(19)内并且通过固定在导流体座(10)底部的水缸盖(16)密封扣合，所述的活塞(17)受主轴(11)的驱动在水缸筒(15)内上下运动，并将水缸筒(15)分为上腔和下腔，所述的下腔通过下阀体内壳(19)上的通孔与下阀体(2)内流道连通。

3.根据权利要求2所述的一种轴流式水泵控制阀，其特征在于，所述的下阀体内壳(19)的内壁与水缸筒(15)外壁之间形成一环状密封腔(20)，该环状密封腔(20)通过水缸盖(16)内的通道与上腔连通，并且通过控制阀组合件与外界连通实现排空。

4.根据权利要求3所述的一种轴流式水泵控制阀，其特征在于，所述的下阀体内壳(19)与下阀体(2)之间形成截面积依次减小的环形进口流道，所述的导流体(9)包括通过连接板相互连接的中部固定套和环形导流主体，该环形导流主体的截面呈水滴状，其内表面呈竖直的筒状，外表面呈圆锥台状，环形导流主体的内表面与导流体座(10)外表面之间形成内出口流道，环形导流主体的外表面与上阀体(1)内壁形成环形外出口流道。

5.根据权利要求4所述的一种轴流式水泵控制阀，其特征在于，该控制阀在进口流道分别与内出口流道和外出口流道连通的位置处分别设有环形的内阀座(4)和外阀座(3)，所述的环形导流主体的下表面设有通过伸缩单元实现伸缩运动的圆环形阀瓣(5)，该阀瓣(5)分别与圆环形的内阀座(4)和外阀座(3)形成密封副，当圆环形阀瓣(5)回缩后形成平滑的下表面。

6.根据权利要求5所述的一种轴流式水泵控制阀，其特征在于，所述的内阀座(4)和外阀座(3)通过密封胶固定并形成过盈配合。

7.根据权利要求5所述的一种轴流式水泵控制阀，其特征在于，所述的伸缩单元设置在环形导流主体内，包括弹簧(6)、簧片(8)和压块(7)，所述的压块(7)和簧片(8)均设有多个，每个压块(7)分别与阀瓣(5)配合，每个簧片(8)的一端通过螺栓与压块(7)紧固，另一端与弹簧(6)连接。

8.根据权利要求4所述的一种轴流式水泵控制阀，其特征在于，所述的控制阀组合件包括与第一子管路、第二子管路以及通过三通分别与第一子管路和第二子管路连接的第三子管路，该第一子管路一端与环形外出口流道连通，另一端通过第三子管路与外界连通实现排空，所述的第二子管路一端与环状密封腔(20)连通，另一端通过第三子管路与外界连通实现排空。

9.根据权利要求8所述的一种轴流式水泵控制阀，其特征在于，所述的第一子管路上依次设有第一检修阀、过滤器(18-2)、常开低压电磁阀(18-5)和单向阀(18-6)，所述的第二子管路上设有第二检修阀，所述的第三子管路上依次设有节流阀(18-3)和常闭高压电磁阀(18-4)，所述的单向阀(18-6)的导通方向为环形外出口流道至外界排空，防止控制阀的进口端水向出口端流动，所述的常开低压电磁阀(18-5)和常闭高压电磁阀(18-4)均通过中控器控制通断，并且与控制阀进口端的水泵联动。

10.根据权利要求9所述的一种轴流式水泵控制阀，其特征在于，

在该控制阀处于停泵状态时，控制阀内产生背压，阀瓣(5)在背压和弹簧(6)的作用下快速关闭，此时，常闭高压电磁阀(18-4)失电闭合，常开低压电磁阀(18-5)失电开启，上腔与环形外出口流道导通背压，而下腔没有压力，因此，活塞(5)在背压的作用下，带动导流体(9)向下运动并处于复位状态，压紧阀瓣(5)，使阀瓣(5)紧贴内阀座(4)和外阀座(3)；

在该控制阀处于开泵运行状态时，常开低压电磁阀(18-5)通电关闭，切断第一子管路，常闭高压电磁阀(18-4)延时得电开启，使上腔能够通过第二子管路和第三子管路实现排空，此时，上腔开始受到节流阀(18-3)的作用缓慢排水，阀瓣(5)在活塞(17)和主轴(11)带动导流体(9)向上运动的作用下实现缓慢开启；

由于常闭高压电磁阀(18-4)和常开低压电磁阀(18-5)均为单向流阀，为了防止在开阀和运行状态下，第二子管路的液体流入第一子管路，在第一子管路上设置单向阀，防止上腔的液体流入出口端。

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