CN112066260A - 压力罐 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管路输水领域，特别是涉及一种压力罐。一种压力罐，与管路输水系统的主管连接，包括罐体及隔板，所述罐体具有腔体，所述隔板设于所述腔体内以将所述腔体分隔成第一气腔及第一液腔，所述第一气腔中盛装有不完全溶于水的气体，所述第一液腔与所述主管连通；所述隔板上开设有通孔，所述第一液腔内设有第一封堵件，所述第一封堵件能够封堵所述通孔或解除封堵，以使所述第一气腔与所述第一液腔隔断或连通。本发明的优点在于：不仅能够快速有效地消除所述管路输水系统中水泵故障停泵引起的负压水锤，还能够消除升压水锤，无需一直向所述第一气腔内补气，能够节约能源，而且，结构简单。
Description
技术领域
本发明涉及管路输水领域，特别是涉及一种压力罐。
背景技术
在管路输水系统中，水泵事故停泵所诱发的降压水锤以降压波的形式沿管线向末端传递，导致沿线出现负压，甚至出现水体汽化、水柱分离的现象，如果不加以控制，可能会产生严重的弥合水锤，并且，末端反射会形成增压波而造成升压水锤，破坏管道内村，甚至导致管道破裂。
现有的管路输水系统中，采用在主管的沿线局部高点安装空气阀的方式来缓解负压和控制弥合水锤，因为空气阀存在开启延迟的缺陷，不能彻底消除沿线尤其是地形较高的局部区域的负压，同时，空气阀无法消除降压波在末端被发射形成的增压波造成的升压水锤。
发明内容
基于此，本发明针对上述技术问题，提供一种压力罐，技术方案如下：
一种压力罐，与管路输水系统的主管连接，包括罐体及隔板，所述罐体具有腔体，所述隔板设于所述腔体内以将所述腔体分隔成第一气腔及第一液腔，所述第一液腔与所述主管连通；所述第一气腔中盛装有不完全溶于水的气体，所述隔板上开设有通孔，所述第一液腔内设有第一封堵件，所述第一封堵件能够封堵所述通孔或解除封堵，以使所述第一气腔与所述第一液腔隔断或连通。
如此设置，第一气腔内的气体能够快速有效地消除所述管路输水系统中水泵故障停泵引起的负压水锤，还能够使气体吸纳主管末端反射回的增压波，消除升压水锤，同时，气体不完全溶于水，不溶于水的那部分气体因第一液腔中的压力升高而回至第一气腔内，能够减少充气设备对于所述第一气腔内的充气量，管路输水系统恢复正常后，所述第一液腔与所述第一气腔完全隔离，无需一直对所述第一气腔进行充气，能够节约能源，而且，结构简单。
在本发明的其中一个实施方式中，所述通孔为多个，多个通孔沿着所述隔板的周向分布，所述第一封堵件为多个，多个所述第一封堵件与多个所述通孔一一对应。
如此设置，能够增加通孔的流通面积，使气体快速地挤压第一液腔中的水，从而使第一液腔中的水快速地向主管补充压力，消除负压水锤，同时，不溶于水的那部分气体吸纳增压波的能量后能够快速地回至第一气腔内，消除升压水锤。
在本发明的其中一个实施方式中，所述压力罐还包括导向架，所述导向架固定于所述隔板位于所述第一液腔内的一侧，所述第一导向杆穿设于所述通孔内，所述第一封堵件的两端分别设有第一导向杆及第二导向杆，所述导向架远离所述隔板的一端开设有导向孔，所述第二导向杆穿设于所述导向孔内，所述第一导向杆及所述第二导向杆均位于所述第一封堵件的中轴线上。
如此设置，能够导向所述第一封堵件的运动，以使第一封堵件准确地对准相应的所述通孔进行封堵。
在本发明的其中一个实施方式中，所述隔板上靠近第一气腔的一侧设有支架，所述支架的一端连接于所述隔板，另一端相对所述隔板的表面凸出设置，所述支架远离所述隔板的一端的端面开设有穿孔，所述第一导向杆的一端从所述通孔伸出并穿设于所述穿孔内。
如此设置，能够对于所述第一导向杆起到支撑及导向作用。
在本发明的其中一个实施方式中，所述压力罐包括充气管，所述充气管的一端连接于充气设备，另一端与所述第一气腔连通。
如此设置，能够使所述第一气腔始终保持所需的压力，从而及时消除水锤。
在本发明的其中一个实施方式中，所述压力罐还包括液位计量组件，所述液位计量组件与所述罐体连接，能够计量所述第一液腔中的液位。所述液位计量组件包括第一支管及液位计，所述第一支管的一端分别与所述罐体靠近第一液腔的一端连通，另一端连接于所述充气管，所述液位计位于所述第一支管的一侧且靠近所述第一支管设置。
在本发明的其中一个实施方式中，所述液位计量组件还包括第二封堵件及与所述隔板齐平设置的阀座，所述阀座设于所述第一支管上将所述第一支管的内腔分隔成第二气腔及第二液腔，所述阀座开设有阀口，所述第二封堵件能够与所述阀口抵接或解除抵接，以使所述第二液腔与所述第二气腔隔断或连通。
如此设置，通过对第一支管的液位计量，从而计量出所述第一液腔中水的液位，同时，在所述管路输水系统正常工作时，气体与水能够彻底隔离。
在本发明的其中一个实施方式中，所述阀口包括相互连通的第一孔及第二孔，所述第二孔靠近所述第二封堵件设置，所述第二孔的孔径大于所述第一孔的孔径，且所述第二孔的孔壁与所述第一孔的孔壁的连接处呈弧形，所述第二封堵件靠近所述阀口的一端具有呈锥形的密封部，所述密封部能够与所述第二孔的孔壁及所述第一孔的孔壁的连接处抵接。
如此设置，在长期的工作过程中，能够减少所述密封部的磨损，加强密封性。
在本发明的其中一个实施方式中，所述液位计上设有液位变送器及多个翻板，所述翻板位于所述液位计内且两侧颜色不同，所述第二封堵件为磁性浮球，所述磁性浮球能够控制相应的所述翻板翻转，所述液位变送器能够将液位信号进行传递；所述第一支管上设有第一液位开关及第二液位开关，所述第一液位开关及所述第二液位开关分别设于所述第二液腔的外侧面上，所述第二液位开关相对所述第一液位开关靠近所述第二气腔设置，所述磁性浮球随着所述第二液腔内的液位变化而移动，能够控制所述第一液位开关及所述第二液位开关的启闭。
如此设置，能够通过翻板的颜色显示所述第一液腔内的液位，且通过所述第一液位开关及所述第二液位开关控制所述第一液腔内的液位，并能够发出报警信息。
在本发明的其中一个实施方式中，所述压力罐还包括连接管，所述连接管的一端与所述罐体连接，另一端连接于所述主管，所述连接管与所述主管之间的夹角α小于等于90°；所述连接管上设有双向止逆件、第一截断件及伸缩节，所述第一液位开关与所述第一截断件信号连接以控制所述第一截断件启闭，所述第一截断件位于所述双向止逆件及所述伸缩节之间。
如此设置，当所述压力罐向所述主管补充压力以消除水锤时，能够保证大部分水流向所述主管的末端方向，而不会击打所述水泵出口处的止回阀，从而能够防止所述水泵倒转；同时，所述双向止逆件能够防止水倒流，当所述压力罐发生故障时，关闭第二截断件进行检修，且所述伸缩节起到防止所述连接管震动的作用，且能够对于所述连接管的变形起到补偿作用。
与现有技术相比，本发明提供的一种压力罐，通过隔板将腔体分隔成第一液腔就第一气腔，隔板上设有通孔，设置第一封堵件封堵通孔或解除封堵，第一气腔内盛装有不完全溶于水的气体，第一液腔与主管连通，当水泵故障停泵时，第一封堵件解除封堵，气体膨胀，向第一液腔中的水施加压力，使水压向主管进行补液，消除负压水锤，剩余压降水头在主管的末端发射形成增压波，第一液腔中的压强增加，将吸纳了增压波能量的气体压回至第一气腔内，消除升压水锤，由于气体不完全溶于水，一部分气体能够回至第一气腔内，能够减少气体用量，在消除水锤后，所述第一所述第一气腔与所述第一液腔隔离，无需一直补气，从而降低成本，且本发明的压力罐结构简单。
附图说明
图1为本发明提供的压力罐在管路输水系统中正常工作时的示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为图1中B处的局部放大图；
图4为本发明提供的压力罐的隔板的结构示意图；
图5为本发明提供的压力罐补液的过程示意图；
图6为本发明提供的压力罐的恢复气液分离状态的过程示意图；
图7为本发明提供的压力罐消除升压水锤的过程示意图；
图8为本发明提供的压力罐的连接管与主管之间的角度关系的结构示意图；
图9为安装有本发明的压力罐的管路输水系统的水力模型图；
图10为图9的管路输水系统的稳态水力坡度线图；
图11为故障停泵时无水锤防护措施的水击压力包络线图；
图12为故障停泵时采用空气阀消除负压的水击压力包络线图；
图13为故障停泵时采用空气阀加本发明提供的压力罐消除负压的水击压力包络线图；
图14为安装了本发明提供的压力罐的管路输水系统中水泵的运行状况示意图；
图15为压力罐中第一气腔中气体的体积变化示意图。
图中各符号表示含义如下：
100、压力罐；10、罐体；11、腔体；111、第一液腔；112、第一气腔；12、人孔；14、短接管；15、充气管；151、第一止逆件；152、第三截断件；153、充气嘴；154、第五截断件；16、第一封堵件；161、第一导向杆；162、第二导向杆；17、安装架；20、隔板；21、通孔；22、支架；221、穿孔；30、导向架；40、连接管；41、双向止逆件；42、第二截断件；43、伸缩节；44、第一截断件；50、液位计量组件；51、第一支管；511、第二气腔；512、第二液腔；52、液位计；521、液位变送器；522、翻板；53、阀座；531、阀口；5311、第一孔；5312、第二孔；54、第二封堵件；541、密封部；513、第一液位开关；514、第二液位开关；55、第二支管；551、第四截断件；200、主管；300、水泵；400、空气阀；500、止回阀。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“装设于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“固定于”另一个组件，它可以是直接固定在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“或/及”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参见图1至图15，本发明提供的一种压力罐100，安装于管路输水系统中，该压力罐100与管路输水系统中的主管200连接，主管200的一端连接水泵300，在水泵300因故障或断电而停泵时，压力罐100能够缓解水锤现象。
可以理解，当水泵300突然停泵时，与水泵300连接的主管200压力降低，沿着主管200方向形成降压波，主管200中的水气化，气泡流动至压力较高的地方时会发生破裂，在破裂瞬时产生极大的冲击力，导致管道破裂，同时，当主管200内的负压值较大时，外部大气压会将主管200压扁；降压波在末端被反射形成增压波而造成升压水锤，冲击管壁，导致管壁破裂。
具体地，请参见图1，压力罐100包括罐体10及隔板20，罐体10中空设置以形成腔体11，隔板20设于腔体11内将内腔体11分隔成第一气腔112及第一液腔111，第一气腔112内盛装有不完全溶于水的气体，第一液腔111与主管200连通。
进一步地，该气体在标准大气压下，温度为0℃的条件下在水中的溶解度小于或等于0.08，比如氩气、甲烷等微溶于水的气体，在第一液腔111中的压力升高时，一部分气体能够回至第一气腔112内，能够节省对于第一气腔112的充气量。
优选地，该气体在标准大气压下，温度0℃的条件下在水中的溶解度小于或等于0.05，例如氮气、氧气、氦气、一氧化碳、氢气等很难溶于水的气体，在第一液腔111中的压力升高时，大部分气体能够回至第一气腔112内，进一步节省气体的用量，降低成本。在本实施例中，优选的气体为氮气，在标准大气压下，且温度为0℃的条件下，氮气的溶解度为0.024，稳定且无毒。
罐体10的一端设有人孔12，以便人员进行安装、检修和安全检查，罐体10的另一端设有短接管14，以供罐体10与其他管路连接。
人孔12的一端设有充气管15，充气管15的一端与充气设备(图未示)连接，另一端分别与人孔12连接，以对第一气腔112进行充气。可以理解，充气管15能够始终保持第一气腔112内所需的压力，可避免采用下述空气阀400消除水锤时发生延迟。
罐体10的底部设有安装架17，安装架17的一端与罐体10连接，另一端连接于石墩，以对于压力罐100进行固定安装。
充气管15上设有第一止逆件151、第三截断件152及充气嘴153，第一止逆件151的出口与人孔12连接，进口与第三截断件152连接，第三截断件152位于第一止逆件151及充气嘴153之间，充气管15充气嘴153与充气设备连接。第一止逆件151可为止回阀500或单向阀等能够止逆的阀件。
请参见图4，隔板20上开设有通孔21，第一液腔111内设有第一封堵件16，第一封堵件16能够封堵通孔21或解除对于通孔21的封堵，以使第一气腔112与第一液腔111隔断或连通。
请参见图5至图7，当水泵300故障停泵时，压力下降，第一液腔111中压力减少，第一封堵件16随着第一液腔111中水的压力降低而下沉，从而使第一封堵件16解除对于通孔21的封堵，第一气腔112中的气体膨胀，将第一液腔111中的水往主管200方向压，从而增大主管200内的压力，降低因停泵引起的压降水头；剩余的压降水头以降压波的形式沿着主管200方向向远离水泵300的方向传递，在主管200末端以增压波的形式再传递至第一液腔111内，从而使第一液腔111内的压力增大，第一封堵件16上浮，因气体不完全溶于水，第一液腔111中的水将位于第一液腔111内的不溶于水的那部分气体压回至第一气腔112内，再封堵通孔21，使得第一液腔111与第一气腔112彻底分隔，在此过程中，气体吸纳增压波的高压能量，能够消除增压波造成的升压水锤。本发明提供的压力罐100，能够防止管路输水系统发生水锤，且一部分气体能够回至第一气腔112内，节省成本，同时，自动完成水锤防护工作，无需采用额外的电动设备，结构简单，进一步节省成本，并且，第一气腔112内的气体能够时刻保持第一气腔112内的压力，能够及时消除水锤，克服利用下述的空气阀400消除水锤时产生的延迟性，在消除水锤后，第一气腔112与第一液腔111彻底隔离，无需一直补气。
优选地，第一封堵件16及隔板20采用不锈钢制作，加强耐磨性，能够防止第一封堵件16不断地冲击隔板20而导致第一封堵件16及隔板20发生磨损。第一封堵件16可为浮球或浮筒等能够在水的浮力作用上浮的物件。
进一步地，通孔21为多个，多个通孔21沿着隔板20的周向均匀地分布，第一封堵件16为多个，多个第一封堵件16与多个通孔21一一对应，第一封堵件16靠近通孔21的一端的端面呈弧形，且弧形的截面积大于或等于通孔21的截面积，以使第一封堵件16能够封堵通孔21。如此设置，能够加大流通面积，当水泵300停泵时，能够对于主管200及时补充水，迅速地缓解负压引起的水锤，同时，在主管200末端反射形成增压波再传递至第一液腔111内后，气体吸纳增压波的能量后能够迅速回至第一气腔112内，能够迅速缓解升压引起的水锤，且采用多个第一封堵件16一一对应多个通孔21，能够加强封堵的密封性。
请参见图3，第一封堵件16的两端设有第一导向杆161及第二导向杆162，压力罐100还包括导向架30，导向架30固定于隔板20远离第一气腔112的侧面，导向架30固定于隔板20位于第一液腔111内的一侧，第一导向杆161穿设于通孔21内并与通孔21间隔设置，以防止第一导向杆161堵塞通孔21。导向架30远离隔板20的一端开设有导向孔(图未示)，第二导向杆162穿设于导向孔内，第一导向杆161及第二导向杆162均位于第一封堵件16的中轴线上。导向架30可通过焊接或螺纹连接固定于隔板20上。
导向架30能够导向第一封堵件16的运动且对于第一封堵件16起到限位作用，第一导向杆161及第二导向杆162同样能够导向第一封堵件16的运动，且第一导向杆161及第二导向杆162设于第一封堵件16的中轴线上，使得第一封堵件16能够完全封堵通孔21，以防止发生泄漏。
隔板20靠近第一气腔112的一侧设有支架22，支架22的一端固定于隔板20的表面，另一端相对隔板20的表面凸出设置，支架22的中轴线上开设有穿孔221，第一导向杆161的一端自通孔21内穿出并伸入穿孔221内，支架22能够对于第一导向杆161起到导向及支撑作用。
压力罐100还包括连接管40，连接管40通过短接管14连接于罐体10，连接管40的一端连接主管200，连接管40上设有双向止逆件41，双向止逆件41能够双向导通，且能够防止倒流。
请参见图8，优选地，连接管40与主管200之间的夹角α小于90°，即，水从连接管40流至主管200内，朝向远离水泵300的方向流动，也就是说，朝向主管200的末端方向流动。可以理解，如此设置，当需要压力罐100向主管200补水增压时，能够使大部分水流向主管200末端，能够防止水击打水泵300出口处的止回阀500(在下文中阐述)，从而防止水泵300倒转。
进一步地，，双向止逆件41为子母型止回阀，子母型止回阀500的母止回阀与子止回阀的方向相反。在水泵300停泵时，第一液腔111内的压力大于主管200的压力，母止回阀导通，水从第一液腔111流向主管200，此时子止回阀关闭，当主管200内的压力大于第一液腔111内的压力时，子止回阀导通，水从主管200流向第一液腔111，此时母止回阀关闭。在其他实施例中，还可通过并联两个方向相反的单向阀代替子母型止回阀。
连接管40上还设有第二截断件42及伸缩节43，第二截断件42用于关断或连通主管200与压力罐100之间的管路，伸缩节43用于补偿吸收连接管40的轴向、横向等受热引起的伸缩变形，同时起到防震作用。伸缩节43可为波纹伸缩节43、套筒式伸缩节43或者其他类型的伸缩节43。
压力罐100还包括液位计量组件50，液位计量组件50与罐体10连接，能够计量第一液腔111内的液位。
液位计量组件50包括第一支管51及液位计52，第一支管51设于罐体10的一侧，且第一支管51的一端分别与连接管40第一液腔111连通，另一端与充气设备及第一气腔112连通，液位计52设于第一支管51的一侧且靠近第一支管51设置，第一支管51、液位计52及罐体10相互平行。充气管15上靠近第一支管51的一端设有第五截断件154，以便对于液位计量组件50进行检修更换。
第一支管51上设有相互间隔设置的第一液位开关513及第二液位开关514，第一液位开关513及第二液位开关514设于第二液腔512的外侧面上，第一液位开关513相对第二液位开关514靠近第一支管51的底部设置。
第一支管51与连接管40之间设有第二支管55，第二支管55的一端连接于第一支管51的第二液腔512，另一端连接于短接管14。第二支管55上设有第四截断件551，第四截断件551用于隔断或连通第一液腔111、连接管40与第一支管51。
液位计量组件50还包括阀座53及第二封堵件54，阀座53将第一支管51的内腔分隔成第二气腔511及第二液腔512，阀座53开设有阀口531，第二封堵件54能够与阀口531抵接或解除抵接，以使第二气腔511与第二液腔512隔断或连通，阀座53与隔板20齐平设置。
可以理解的是，第二液腔512与第一液腔111内的压力相等，当第一液腔111中的液位下降时，第二液腔512中的液位也随之下降，利用液位计52测量第一支管51内液位的液位，从而能够获得第二液腔512内液位的数值。当第二液腔512中的压力上升，第二封堵件54随之上浮，当第一封堵件16封堵通孔21时，第二封堵件54封堵阀口531，使得气体与水完全隔离，管路输水系统处于稳定运行阶段。
阀口531包括第一孔5311及第二孔5312，第一孔5311与第二孔5312相互连通，第二孔5312靠近第二封堵件54设置，第二孔5312的孔径大于第一孔5311的孔径，第二孔5312的孔壁与第一孔5311的孔壁的连接处呈弧形，第二封堵件54靠近阀口531的一端具有呈锥形的密封部541，密封部541能够与第二孔5312的孔壁与第一孔5311的孔壁的连接处抵接。可以理解，能够使第二封堵件54密封阀口531的同时，增加密封的长期可靠性，防止在第二封堵件54长时间地密封阀口531及解除密封的过程中发生磨损，而影响密封性能。在本实施例中，第二孔5312呈上峰型，本发明并不限制第二孔5312的形状，只要孔径大于第一孔5311，能够使两孔的孔壁能够弧形过渡即可。
在本实施例中，液位计52采用磁性翻板液位计，液位计52包括多个翻板522，多个翻板522位于液位计52内且相互间隔、均匀地设置，每个翻板522的两侧面颜色不同，一侧面为红色，一侧面为白色(图1、图2、图5、图6、图7及图8中，黑色的翻板522表示翻板522为白色，灰色的翻板522表示翻板522为红色)，第二封堵件54为磁性浮球，磁性浮球随着第二液腔512内的液位移动，磁性浮球内的磁钢通过磁耦合作用驱动翻板522翻转。当液位上升时，磁性浮球内的磁钢驱动翻板翻转，由白色变为红色，当液位下降时，翻板由红色转为白色。在其他实施例中，液位计52还可为浮球液位计、磁致伸缩液位计或其他类型的液位计。
连接管40上设有第一截断件44，第一液位开关513与第一截断件44信号连接，当管路输水系统正常工作时，且当磁性浮球浮至第二液位开关514处时，使得第二液位开关514内的簧片动作，发出报警信号，提醒用户当前液位过低；；当磁性浮球随着水浮至第一液位开关513处时，使得第一液位开关513内的簧片动作，控制第一截断件44开启，向第一液腔111内补充水。在本实施例中，第一截断件44优选为气动蝶阀，气动蝶阀的压损小，能够减少水流动过程中的压力损失。
液位计52的顶部设有液位变送器521，能够将液位计52计量处的液位信号传递至远端进行液位显示。
在本实施例中，第二截断件42、第三截断件152、第四截断件551、第五截断件154均为球阀，球阀密封性能好，能够很好地起到截断作用。
请参见图9，图9为安装有本发明的压力罐100的管路输水系统的水力模型图，管路输水系统包括水泵300、主管200、压力罐100、空气阀400及止回阀500，压力罐100连接于主管200上，主管200的一端连接有两台并联设置的水泵300，每台水泵300的出口设有止回阀500，止回阀500连接于水泵300与压力罐100之间，主管200上设有多个空气阀400，请参阅表1，表1为水泵300及主管200的规格。
表1管路输水系统中设备的规格
请参阅图10，图10为图9中的管路输水系统的稳态水力坡度线图，图10中实线为主管200的纵断线，点划线为稳态水力坡度线，X轴为主管200线长度，Y轴为节点高程。从图10中可以看出，两台水泵300联合工作时，稳态运行的流量723.1L/s，管路输水系统最高压强约为214.4m，最高压力在止回阀500的入口处。水锤控制目标＝最高升压取值214.4×1.5＝322m(标准为1.3-1.5倍)，因此主管200的管材和管路输水系统中的各类阀门等水力机械和材料的最高耐压等级仅需PN40，最低负压不得低于-2m，水泵300反向飞逸转速不超过额定转速的1.2倍，时间不超过2min。
请参阅图11，图11为故障停泵时无水锤防护措施的水击压力包络线。图中实线为主管200的纵剖线，点划线为稳态压力坡度线，虚线为水击压力包络线，X轴为主管200的沿线长度，Y轴为节点高程。图11显示主管200全程出现严重负压，负压低至-8m(每个地方的大气压不同会略有不同)，水体汽化，水柱分离，最高压力645.7m，出现明显的弥合水锤，弥合水锤大约发生在停泵后的43.32s，升压水锤和降压水锤均不符合水锤控制目标。
请参阅图12，图12为故障停泵时采用空气阀400消除负压的水击压力包络线。图中实线为主管200的纵剖线，点划线为稳态压力坡度线，虚线为水击压力包络线，X轴为主管200的沿线长度，Y轴为节点高程。在主管200的局部高点安装DN100-3.6空气阀400。图12所示主管200全程出现严重负压，负压低至-8m，水体汽化，水柱分离，最高压力436.3m，出现明显的弥合水锤，大约发生在停泵后的11.34s，升压水锤和降压水锤均不符合水锤控制目标，但比起无任何水锤防护措施时负压和弥合水锤略有改善。
请参阅图13，图13为故障停泵时采用空气阀400加本发明提供的压力罐100消除负压的水击压力包络线图。图13中实线为主管200的纵剖线，点划线为稳态压力坡度线，虚线为水击压力包络线，X轴为主管200的沿线长度，Y轴为节点高程。在水泵300两根出水管的汇流管上安装一台本发明的压力罐100。第一气腔112容积为4m3，充气压强为210.62m，第一液腔111容积为6m3，压力罐100容积为10m3。图11所示主管200全程只有末端出现非常微弱的负压，约-0.1m，最高程为242.2m，大约发生在停泵后的19.64s，升压水锤和降压水锤均符合水锤控制目标。
请参阅图14，图4为安装了本发明提供的压力罐100的管路输水系统中水泵300的运行状况示意图，图14显示，水泵300没有发生反转。
请参阅图15，图15为压力罐100中第一气腔112中气体的体积变化示意图，在本实施例中，采用氮气作为气体。图15中显示，氮气的最大膨胀体积为7.42m3，大约发生在11.1s左右，最小压缩体积为4.0m3，大约发生在40s左右，水锤逐渐衰减，当其完全衰弱后，氮气的体积约为4.25m3，这说明仍然有0.25m3的氮气滞留在第一液腔111内。当水泵300再次启动后，管路输水系统的压力达到原来的稳态压力时，214.4m的高压水把滞留在第一液腔111里的0.25m3的氮气再次压回第一气腔112内，使第一气腔112里的氮气与第一液腔111里的水再次恢复到原来完全分离的状态。
本发明提供的压力罐100能够快速有效地消除负压水锤和升压水锤，保证管路输水系统安全可靠地运行，且能够减少充气设备向第一气腔112内的补气量，在管路输水系统正常运行时，气体与水完全隔离，能够节约资源，结构简单。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种压力罐，与管路输水系统的主管(200)连接，其特征在于，包括罐体(10)及隔板(20)，所述罐体(10)具有腔体(11)，所述隔板(20)设于所述腔体(11)内以将所述腔体(11)分隔成第一气腔(112)及第一液腔(111)，所述第一液腔(111)与所述主管(200)连通；
所述第一气腔(112)中盛装有不完全溶于水的气体，所述隔板(20)上开设有通孔(21)，所述第一液腔(111)内设有第一封堵件(16)，所述第一封堵件(16)能够封堵所述通孔(21)或解除封堵，以使所述第一气腔(112)与所述第一液腔(111)隔断或连通。
2.根据权利要求1所述压力罐，其特征在于，所述通孔(21)为多个，多个通孔(21)沿着所述隔板(20)的周向分布，所述第一封堵件(16)为多个，多个所述第一封堵件(16)与多个所述通孔(21)一一对应。
3.根据权利要求1所述压力罐，其特征在于，所述压力罐还包括导向架(30)，所述导向架(30)固定于所述隔板(20)位于所述第一液腔(111)内的一侧，所述第一封堵件(16)的两端分别设有第一导向杆(161)及第二导向杆(162)，所述第一导向杆(161)穿设于所述通孔(21)内，所述导向架(30)远离所述隔板(20)的一端开设有导向孔，所述第二导向杆(162)穿设于所述导向孔内，所述第一导向杆(161)及所述第二导向杆(162)均位于所述第一封堵件(16)的中轴线上。
4.根据权利要求3所述压力罐，其特征在于，所述隔板(20)上靠近第一气腔(112)的一侧设有支架(22)，所述支架(22)的一端连接于所述隔板(20)，另一端相对所述隔板(20)的表面凸出设置，所述支架(22)远离所述隔板(20)的一端的端面开设有穿孔(221)，所述第一导向杆(161)的一端从所述通孔(21)伸出并穿设于所述穿孔(221)内。
5.根据权利要求1所述压力罐，其特征在于，所述压力罐包括充气管(15)，所述充气管(15)的一端连接于充气设备，另一端与所述第一气腔(112)连通。
6.根据权利要求5所述压力罐，其特征在于，所述压力罐还包括液位计量组件(50)，所述液位计量组件(50)用于计量所述第一液腔(111)中的液位，所述液位计量组件(50)包括第一支管(51)及液位计(52)，所述第一支管(51)的一端分别与所述罐体(10)靠近第一液腔(111)的一端连通，另一端连接于所述充气管(15)，所述液位计(52)位于所述第一支管(51)的一侧且靠近所述第一支管(51)设置。
7.根据权利要求6所述压力罐，其特征在于，所述液位计量组件(50)还包括第二封堵件(54)及与所述隔板(20)齐平设置的阀座(53)，所述阀座(53)设于所述第一支管(51)上将所述第一支管(51)的内腔分隔成第二气腔(511)及第二液腔(512)，所述阀座(53)开设有阀口(531)，所述第二封堵件(54)能够与所述阀口(531)抵接或解除抵接，以使所述第二液腔(512)与所述第二气腔(511)隔断或连通。
8.根据权利要求7所述压力罐，其特征在于，所述阀口(531)包括相互连通的第一孔(5311)及第二孔(5312)，所述第二孔(5312)靠近所述第二封堵件(54)设置，所述第二孔(5312)的孔径大于所述第一孔(5311)的孔径，且所述第二孔(5312)的孔壁与所述第一孔(5311)的孔壁的连接处呈弧形，所述第二封堵件(54)靠近所述阀口(531)的一端具有呈锥形的密封部(541)，所述密封部(541)能够与所述第二孔(5312)的孔壁及所述第一孔(5311)的孔壁的连接处抵接。
9.根据权利要求7所述压力罐，其特征在于，所述液位计(52)上设有液位变送器(521)及多个翻板(522)，所述翻板(522)位于所述液位计(52)内且两侧面颜色不同，所述第二封堵件(54)为磁性浮球，所述磁性浮球能够控制相应的所述翻板(522)翻转，所述液位变送器(521)能够将液位信号进行传递；
所述第一支管(51)上设有第一液位开关(513)及第二液位开关(514)，所述第一液位开关(513)及所述第二液位开关(514)分别设于所述第二液腔(512)的外侧面上，所述第二液位开关(514)相对所述第一液位开关(513)靠近所述第二气腔(511)设置，所述磁性浮球随着所述第二液腔(512)内的液位变化而移动，能够控制所述第一液位开关(513)及所述第二液位开关(514)的启闭。
10.根据权利要求9所述压力罐，其特征在于，所述压力罐还包括连接管(40)，所述连接管(40)的一端与所述罐体(10)连接，另一端连接于所述主管(200)，所述连接管(40)与所述主管(200)之间的夹角α小于等于90°；所述连接管(40)上设有双向止逆件(41)、第一截断件(44)及伸缩节(43)，所述第一液位开关(513)与所述第一截断件(44)信号连接以控制所述第一截断件(44)启闭，所述第一截断件(44)位于所述双向止逆件(41)及所述伸缩节(43)之间。
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Denomination of invention: Pressure tank Granted publication date: 20220524 Pledgee: Tongling Rural Commercial Bank Co.,Ltd. Tongdu Sub branch Pledgor: ANHUI REDSTAR VALVE Co.,Ltd. Registration number: Y2024980007078 |