CN111043392A - 负压管道开合装置及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及液体排放技术领域，公开了负压管道开合装置及其应用，装置包括用于封堵出液口的堵头以及与堵头连接的浮力件，浮力件包括两组浮块以及连接两组浮块的连杆，储液腔内设有导向件，导向件限制两组浮块、堵头与出液口位于一条垂线上，两组浮块之间设有限位件与储液腔内壁固定连接，限位件与位于下方的浮块顶壁之间的最大距离小于位于上方的浮块顶壁与储液腔顶壁的之间的最大距离。采用带有上下两组浮块的浮力件与堵头连接，液面到达一定位置使浮力件与堵头受到的浮力大于浮力件与堵头整体重力与负压吸力之和时，浮力件带动堵头上升，开始排液；当液面下降至浮力件与堵头受到的浮力小于浮力件与堵头整体重力时，堵头下降停止排液。

Description

负压管道开合装置及其应用
技术领域
本发明涉及液体排放技术领域，尤其是涉及一种负压管道开合装置及其应用。
背景技术
浮球阀是通过控制液位来调节供液量的，浮球阀工作原理是依靠浮球室中的浮球受液面作用的降低和升高，去控制阀门的开启或关闭。
授权公告号为CN203035271U的中国实用新型专利公开了密闭容器自动排液装置，由浮球开关、电磁阀通过交流220V电源串联在电路中，浮球开关、电磁阀放置在容器底部，将浮球开关的常开点与电磁阀线圈串联，当容器内有水不断进入，水位上升到容器内的浮球开关位置时，浮球开关上的浮球向上浮动，浮球内的磁铁吸引磁簧开关闭合通电，电磁阀线圈通电阀门自动打开，向容器外部排液，直到水排净后，浮球开关恢复为常开状态，切断电源，电磁阀线圈失电关闭，表示罐体内的水已排净。
上述实用新型公开的技术方案为电控式排液装置，因此，其结构较为复杂，维护成本较大；另外，该技术方案中的浮球为即时响应型装置，浮球控制行程较短，即只要应用浮球的水池或水箱的液位上升，电磁阀即打开开始排液，当水位下降时，电磁阀随即关闭，停止排液，从而使水池或水箱中的水位达到动态平衡，此种状态下，电磁阀频繁开闭，因此容易造成装置的损坏，可靠性低。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的第一目的在于提供一种负压管道开合装置，其通过机械手段控制管道的开合，结构简单，易于维护，同时其控制行程长，可靠性高。
本发明的上述发明目的负压管道开合装置是通过以下技术方案得以实现的：
负压管道开合装置，包括用于封堵出液口的堵头以及与所述堵头连接的浮力件，所述浮力件包括两组浮块以及连接两组浮块的连杆，所述储液腔内设有导向件，所述导向件限制两组浮块、堵头与所述出液口位于一条垂线上，两组浮块之间设有限位件与所述储液腔内壁固定连接，所述限位件与位于下方的浮块顶壁之间的最大距离小于位于上方的浮块顶壁与所述储液腔顶壁的之间的最大距离。
通过采用上述技术方案，采用带有上下两组浮块的浮力件与堵头连接，液面到达一定位置使浮力件与堵头受到的浮力大于浮力件与堵头整体重力与负压吸力之和时，浮力件带动堵头上升，打开出液口开始排液；当液面下降至浮力件与堵头受到的浮力小于浮力件与堵头整体重力时，堵头下降将出液口进行封堵，停止排液；
此过程中，导向件保证浮力件在所述出液口位置的垂线上上下运动以防止堵头偏离，保证堵头能够准确地封堵出液口；
另外，设置两个浮块以及设置限位件的目的在于：在应用时控制在液面到达位于上方的浮块的某个值的时候，整个浮力件才开始上浮，并开始排液，从而增大了控制行程，即在储液腔内的液位到达一定高度时才来时排液，避免频繁开合；在上升的过程中，通过限位件控制其上升高度，保证在液面下降至浮力件与堵头受到的浮力小于浮力件与堵头整体重力时，堵头能够下降，以将出液口进行封堵。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述导向件为固定于所述储液腔顶壁的针状滑动轴，所述连杆为套设于所述导向件的套管。
通过采用上述技术方案，减小导向件及连杆的体积，使连杆自身的浮力小到可忽略不计因此，仅需通过两个浮块计算浮力，便于浮力件的应用控制。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述连杆的长度大于1/2储液腔高度，两组浮块分别位于所述连杆的两端，且所述堵头与所述浮力件连接于一体后的总长度小于所述储液腔高度。
通过采用上述技术方案，使两组浮块之间的距离尽可能长，从而延长控制行程，避免装置频繁开合。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，位于上方的所述浮块和/或位于下方的所述浮块为空心体。
通过采用上述技术方案，减小了浮力件的重力，从而在应用时便于控制。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述限位件为设有开口的限位环，所述限位环内区域面积小于位于下方的浮块在竖直面上的投影面积。
通过采用上述技术方案，方便将连杆从开口处置于限位环区域内，从而方便检修。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，位于上方的所述浮块底部成外突的弧面。
通过采用上述技术方案，增大浮力随液面上升的变化量，提高装置灵敏度。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，所述储液腔内设有阀体盒，所述阀体盒围绕于所述浮力件外，所述阀体盒顶部及底部均与所述储液腔连通。
通过采用上述技术方案，将浮力件包覆于阀体盒内，对浮力件起到保护作用，避免误触对装置造成人为损坏，另外，通过使阀体盒顶部及底部均与所述储液腔连通从而保证阀体盒内的液面与储液器内液面高度保持一致。
本发明第二目的在于提供上述负压管道开合装置的应用，其通过机械手段控制管道的开合，易于维护，同时其控制行程长，可靠性高。
本发明的上述发明目的负压管道开合装置的应用是通过以下技术方案得以实现的：
负压管道开合装置的应用，通过从出液口施加自储液腔内向外的吸力进行负压排液，堵头与出液口之间自由配合，确保在位于下方的浮块完全浸没于液面下时且液面未到达上方浮块时浮力件受到的浮力ρ液gV下max大于所述浮力件重力且小于等于所述浮力件重力与负压吸力之和；同时确保在整个浮力件完全浸没于液面下时浮力件受到的浮力ρ液gVmax大于所述浮力件重力与负压吸力之和。
通过采用上述技术方案，由于堵头与出液口之间自由配合，因此，当液面位于储液腔底部尚未到达浮力件位于下方的浮块时，堵头在浮力件与堵头总重力与负压吸力的作用下封堵于出液口处，随着储液腔内液面的上升，由于位于下方的浮块完全浸没于液面下时且液面未到达上方浮块时浮力件受到的浮力ρ液gV下max小于等于所述浮力件重力与负压吸力之和，因此，在液面未到达上方浮块时堵头始终封堵于出液口处(即使ρ液gV下max等于所述浮力件重力与负压吸力之和也会因为受力平衡而保持在原位不动)，直至液面到达位于上方的浮块，当浮力件受到的浮力ρ液gV大于所述浮力件重力与负压吸力之和的瞬间，浮力件带着堵头上升，直至位于下方的浮块与限位件抵触，出液口打开，开始排液；在排液的过程中，由于堵头已经脱离了出液口，因此，浮力件和堵头的整体仅受浮力和重力作用，不再受吸力作用，又由于ρ液gV下max大于所述浮力件重力，以及受限位件的限位，因此，只要液面没过位于下方的浮块时(即液面高于限位件位置)，其堵头便不会下降，从而持续排液；当液面低于限位件位置后，随着液位的持续下降，浮力件和堵头整体受到的浮力持续减小，直至与浮力件和堵头整体重力相等后，浮力件和堵头整体随着液位一同下降直至堵头与出液口接触，再加受负压吸力封堵出液口。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，使在位于上方的浮块部分浸没于液面下时浮力件受到的浮力ρ液gV大于所述浮力件重力与负压吸力之和。
通过采用上述技术方案，使在位于上方的浮块部分浸没于液面下时浮力件受到的浮力ρ液gV大于所述浮力件重力与负压吸力之和无需至在整个浮力件完全浸没于液面下时浮力件受到的浮力ρ液gVmax大于所述浮力件重力与负压吸力之和，从而有足够的余量控制液体的浓度，提高了适用方位，便于装置的控制与应用。
本发明在一较佳示例中可以进一步配置为，将位于上方的所述浮块底部设置成外突的弧面。
通过采用上述技术方案，增大浮力随液面上升的变化量，提高装置灵敏度。
综上所述，本发明提供的负压管道开合装置包括以下至少一种有益技术效果：
1.通过采用带有上下两组浮块的浮力件与堵头连接，液面到达一定位置使浮力件与堵头受到的浮力大于浮力件与堵头整体重力与负压吸力之和时，浮力件带动堵头上升，打开出液口开始排液；当液面下降至浮力件与堵头受到的浮力小于浮力件与堵头整体重力时，堵头下降将出液口进行封堵，停止排液，以机械手段控制管道的开合，其结构简单，易于维护，同时其控制行程长，可靠性高。
2.通过将位于上方的所述浮块底部设置成外突的弧面，增大浮力随液面上升的变化量，提高装置灵敏度。
附图说明
图1为本发明提供的负压管道开合装置的轴侧剖结构示意图；
图2为本发明提供的负压管道开合装置的应用过程中堵头封堵状态下当液面尚未没过第一浮块时的状态图；
图3为本发明提供的负压管道开合装置的应用过程中堵头封堵状态下当液面没过第一浮块但尚未到达第二浮块时的状态图；
图4为本发明提供的负压管道开合装置的应用过程中当浮力件与堵头受到的浮力大于浮力件与堵头整体重力与负压吸力之和的状态图；
图5为本发明提供的负压管道开合装置的应用过程中排液状态下液面尚还没过第一浮块时的状态图；
图6为本发明提供的负压管道开合装置的应用过程中当浮力件与堵头受到的浮力等于浮力件与堵头整体重力的状态图。
图中，1、储液腔；10、出液口；2、堵头；3、浮力件；31、浮块；311、第一浮块；312、第二浮块；32、连杆；4、导向件；5、限位件；6、阀体盒；61、进液口；62、气口。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明公开了一种负压管道开合装置，如图1所示，适用于通过从出液口10施加自储液腔1内向外的吸力进行负压排液的储液腔1。本发明公开了一种负压管道开合装置包括用于封堵出液口10的堵头2以及与堵头2连接浮力件3。浮力件3包括两组浮块31及连接两组浮块31的连杆32，在本发明此实施方式中，每组浮块31中分别包括一个浮块，两组浮块31分别为第一浮块311及第二浮块312，连杆32为穿设于第一浮块311和第二浮块312中心位置的套管，且该套管的外径及壁厚极小，小至其在液体中的浮力可以忽略不计，第一浮块311及第二浮块312分别位于连杆32两端。堵头2为以球形封堵件，且其半径大于出液口10的内径，堵头2固定于连杆32设置第二浮块312的一端端部，且位于第二浮块312原理第一浮块311的一侧。如图1所示，储液腔1的顶部固定有导向件4，在本发明此实施方式中，导向件4位针状滑动轴，导向件4与出液口10位于一条垂线上，浮力件3通过连杆32套设于导向件上，因此，导向件4限制两组浮块31、堵头2与出液口10位于一条垂线上，其中第一浮块311位于第二浮块312下方。当液面到达一定位置使浮力件3与堵头2受到的浮力大于浮力件3与堵头2整体重力与负压吸力之和时，浮力件3带动堵头2上升，打开出液口10开始排液，导向件4保证浮力件3在出液口10位置的垂线上上下运动以防止堵头2偏离，保证堵头2能够准确地封堵出液口10，而导向件4设置成针状，同时使连杆32自身的浮力小到可忽略不计，仅需通过第一浮块311及第二浮块312计算浮力，便于浮力件3的应用控制。
为了在相同体积下减小浮力件3的重力，以减小体积，第一浮块311和/或第二浮块312为空心体，在本发明词实施方式中，将位于上方的第二浮块312设置为空心体。
如图1所示，连杆32上套设有限位件5位于第一浮块311与第二浮块312之间，限位件5与储液腔1内壁固定连接，限位件5为设有开口的限位环，限位环内区域面积小于第一浮块311在竖直面上的投影面积，限位件5与第一浮块311顶壁之间的最大距离小于第二浮块312顶壁与储液腔1顶壁的之间的最大距离，且限位件5与储液腔1底壁之间的距离大于堵头最底部与第一浮块311最顶部之间的距离。
如图1所示，储液腔1内固定有阀体盒6，所述阀体盒6围绕于浮力件3外，阀体盒6与储液腔1底壁连接，阀体盒6侧壁开设有进液口61，进液口61通至储液腔1底壁，储液腔1顶部开设有与储液腔1的气口62。将浮力件3包覆于阀体盒6内，对浮力件3起到保护作用，避免误触对装置造成人为损坏，另外，通过使阀体盒6顶部及底部均与所述储液腔1连通，从而保证阀体盒6内的液面与储液腔1内液面高度保持一致。
本发明还披露了上述负压管道开合装置的应用，采用该负压管道开合装置的储液腔1通过从其底部的出液口10施加自储液腔1内向外的吸力进行负压排液，堵头2与出液口10之间自由配合。
实施例1
在应用本发明提供的负压管道开合装置时，需要根据液体的密度确定使用的浮块31的体积以及重量，确保在第一浮块311完全浸没于液面下时且液面未到达第二浮块312时浮力件3受到的浮力ρ液gV下max大于浮力件3和堵头2总重力且小于浮力件3和堵头2总重力与负压吸力之和，同时也要确保在整个浮力件3完全浸没于液面下时浮力件3受到的浮力ρ液gVmax大于浮力件3和堵头总重力与负压吸力之和。
因此，如图2所示，当液面位于储液腔1底部尚未到达浮力件3的第一浮块311时，堵头2在浮力件3与堵头2总重力与负压吸力的作用下封堵于出液口10处，随着储液腔1内液面的上升，由于第一浮块311完全浸没于液面下时且液面未到达第二浮块312时浮力件3受到的浮力ρ液gV下max小于浮力件3重力与负压吸力之和，如图3所示，因此，在液面未到达第二浮块312时堵头2始终封堵于出液口10处，即使ρ液gV下max等于浮力件3重力与负压吸力之和也会因为受力平衡而保持在原位不动，如图4所示，直至液面到达第二浮块312，当浮力件3受到的浮力ρ液gV大于浮力件3重力与负压吸力之和时，浮力件3带着堵头2上升，直至第一浮块311与限位件5抵触，出液口10打开，开始排液；如图5所示，在排液的过程中，由于堵头2已经脱离了出液口10，因此，浮力件3和堵头2的整体仅受浮力和重力作用，不再受吸力作用，又由于ρ液gV下max大于浮力件3重力，以及受限位件5的限位，因此，只要液面没过第二浮块312时(即液面高于限位件5位置)，其堵头2便不会下降，从而持续排液；如图6所示，当液面低于限位件5位置后，随着液位的持续下降，浮力件3和堵头2整体受到的浮力持续减小，直至与浮力件3和堵头2整体重力相等后，浮力件3和堵头2整体随着液位一同下降直至堵头2与出液口10接触，再加受负压吸力封堵出液口10。
实施例2
本发明实施例2与实施1基本相同，在应用本发明提供的负压管道开合装置时，需要根据液体的密度确定使用的浮块31的体积以及重量，确保在第一浮块311完全浸没于液面下时且液面未到达第二浮块312时浮力件3受到的浮力ρ液gV下max大于浮力件3和堵头2总重力且等于浮力件3和堵头2总重力与负压吸力之和，同时也要确保在整个浮力件3完全浸没于液面下时浮力件3受到的浮力ρ液gVmax大于浮力件3和堵头总重力与负压吸力之和。
因此，如图3所示，在液面未到达第二浮块312时堵头2始终封堵于出液口10处，即使ρ液gV下max等于浮力件3重力与负压吸力之和也会因为受力平衡而保持在原位不动，如图4所示，直至液面到达第二浮块312的瞬间，浮力件3受到的浮力ρ液gV即刻大于浮力件3重力与负压吸力之和，浮力件3即刻带着堵头2上升，直至第一浮块311与限位件5抵触，出液口10打开，开始排液。但是此实施例仅适用于一种密度的液体，因此其应用效果不及实施例1。
实施例3
在应用本发明提供的负压管道开合装置时，需要根据液体的密度确定使用的浮块31的体积以及重量，确保在第一浮块311完全浸没于液面下时且液面未到达第二浮块312时浮力件3受到的浮力ρ液gV下max大于浮力件3和堵头2总重力且小于浮力件3和堵头2总重力与负压吸力之和，同时也要确保第二浮块312部分浸没于液面下时浮力件3受到的浮力ρ液gV大于浮力件3和堵头总重力与负压吸力之和。
因此，如图2所示，当液面位于储液腔1底部尚未到达浮力件3的第一浮块311时，堵头2在浮力件3与堵头2总重力与负压吸力的作用下封堵于出液口10处，随着储液腔1内液面的上升，由于第一浮块311完全浸没于液面下时且液面未到达第二浮块312时浮力件3受到的浮力ρ液gV下max小于浮力件3重力与负压吸力之和，如图3所示，因此，在液面未到达第二浮块312时堵头2始终封堵于出液口10处，即使ρ液gV下max等于浮力件3重力与负压吸力之和也会因为受力平衡而保持在原位不动，如图4所示，直至液面到达第二浮块312，当浮力件3受到的浮力ρ液gV大于浮力件3重力与负压吸力之和时，浮力件3带着堵头2上升，直至第一浮块311与限位件5抵触，出液口10打开，开始排液；如图5所示，在排液的过程中，由于堵头2已经脱离了出液口10，因此，浮力件3和堵头2的整体仅受浮力和重力作用，不再受吸力作用，又由于ρ液gV下max大于浮力件3重力，以及受限位件5的限位，因此，只要液面没过第二浮块312时(即液面高于限位件5位置)，其堵头2便不会下降，从而持续排液；如图6所示，当液面低于限位件5位置后，随着液位的持续下降，浮力件3和堵头2整体受到的浮力持续减小，直至与浮力件3和堵头2整体重力相等后，浮力件3和堵头2整体随着液位一同下降直至堵头2与出液口10接触，再加受负压吸力封堵出液口10。
由于本实施例确保第二浮块312部分浸没于液面下时浮力件3受到的浮力ρ液gV大于浮力件3和堵头总重力与负压吸力之和，因此，液位继续上升，其浮力也大，增大了浮力随液面上升的变化量，提高装置灵敏度，其应用效果相较于实施例1更好。
另外，如图1所示，第二浮块312底部成外突的弧面，因此，可增大浮力随液面上升的变化量，提高装置灵敏度，即实现在当浮力件3受到的浮力ρ液gV大于浮力件3重力与负压吸力之和的瞬间，浮力件3即可带着堵头2上升。其次，如图1所示，将连杆32的长度设置为大于1/2储液腔1的高度，并使堵头2与浮力件3连接于一体后的总长度小于所述储液腔1高度，从而使第一浮块311与第二浮块312之间的距离尽可能长，从而延长控制行程，避免装置频繁开合。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.负压管道开合装置，其特征在于，包括用于封堵出液口(10)的堵头(2)以及与所述堵头(2)连接的浮力件(3)，所述浮力件(3)包括两组浮块(31)以及连接两组浮块(31)的连杆(32)，所述储液腔(1)内设有导向件(4)，所述导向件(4)限制两组浮块(31)、堵头(2)与所述出液口(10)位于一条垂线上，两组浮块(31)之间设有限位件(5)与所述储液腔(1)内壁固定连接，所述限位件(5)与位于下方的浮块(31)顶壁之间的最大距离小于位于上方的浮块(31)顶壁与所述储液腔(1)顶壁的之间的最大距离。
2.根据权利要求1所述的负压管道开合装置，其特征在于，所述导向件(4)为固定于所述储液腔(1)顶壁的针状滑动轴，所述连杆(32)为套设于所述导向件(4)的套管。
3.根据权利要求1所述的负压管道开合装置，其特征在于，位于上方的所述浮块(31)和/或位于下方的所述浮块(31)为空心体。
4.根据权利要求1所述的负压管道开合装置，其特征在于，所述限位件(5)为设有开口的限位环，所述限位环内区域面积小于位于下方的浮块(31)在竖直面上的投影面积。
5.根据权利要求1所述的负压管道开合装置，其特征在于，位于上方的所述浮块(31)底部成外突的弧面。
6.根据权利要求1至5中任一所述的负压管道开合装置，其特征在于，所述储液腔(1)内设有阀体盒(6)，所述阀体盒(6)围绕于所述浮力件(3)外，所述阀体盒(6)顶部及底部均与所述储液腔(1)连通。
7.权利要求1至4任一所述的负压管道开合装置的应用，通过从出液口(10)施加自储液腔(1)内向外的吸力进行负压排液，其特征在于，堵头(2)与出液口(10)之间自由配合，确保在位于下方的浮块(31)完全浸没于液面下时且液面未到达上方浮块(31)时浮力件(3)受到的浮力ρ液gV下max大于所述浮力件(3)和堵头总重力且小于等于所述浮力件(3)和堵头总重力与负压吸力之和；同时确保在整个浮力件(3)完全浸没于液面下时浮力件(3)受到的浮力ρ液gVmax大于所述浮力件(3)和堵头总重力与负压吸力之和。
8.根据权利要求7所述的负压管道开合装置的应用，其特征在于，使在位于上方的浮块(31)部分浸没于液面下时浮力件(3)受到的浮力ρ液gV大于所述浮力件(3)和堵头总重力与负压吸力之和。
9.根据权利要求8所述的负压管道开合装置的应用，其特征在于，将位于上方的所述浮块(31)底部设置成外突的弧面。
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