CN112128438A - 一种筒式高压空气阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种筒式高压空气阀，包括阀体和阀盖，所述阀盖上设有大排气孔，所述阀体内设置有上浮体、中浮体和下浮球组件；所述上浮体上开设有节流排气孔，所述上浮体底部安装有密封圈；所述中浮体上开设有微量排气孔，所述中浮体底部安装有微排喷嘴；所述下浮球组件包括上组件和下组件，所述下浮球组件中间设有空腔；所述下浮球组件下方安装有支撑底座，所述阀体内壁上设有竖直方向的导向筋板。本发明增强了阀体结构强度和抵抗形变的能力，实现了高速排气阀部件、微量排气阀部件、节流排气阀部件高度简化与集成化的设计。

Description

一种筒式高压空气阀

技术领域

本发明涉及阀门技术领域，更具体地，涉及一种筒式高压空气阀。

背景技术

在泵浦出口处或高压送配水管线中，其工况表现为高压力与高流速的气液两相流，普通的复合式进排气阀在这样恶劣的工况下，极易发生阀门结构变形、损坏与漏水。为了适应高压力、高流速的工况，现有阀体设计壁厚变大，且为抵抗形变提高强度，会在阀体外表面增加金属杆，但金属杆会使阀门整体重量大大增加，目前复合式空气阀的浮球与节流排气装置的固定与导向结构广泛采用塑料材质的杠杆，避免锈蚀，但塑料材质的杠杆由于直径小且长，耐压强度较低，在面对高压工况时容易破裂。

阀体内的浮球部件既要比重小于水，耐压强度也要高，当机械联接件重量大时，对浮球比重的要求进一步增大。目前采用金属拼焊制成的空心浮球，比重大，且由于焊缝的存在导致浮球耐压强度并不高。金属支撑杆造成阀门整体重量大，成本高。金属浮球比重大，造成阀门关阀不灵敏，关阀时泄漏量大。

为了实现在高压力下的密封，都会减少复合式进排气阀各部件的组合面，尽量采用集成式设计。一般带节流装置的复合式进排气阀，主体为高速进排气阀，微量排气阀使用单独的小阀体连接在高速排气阀的侧面，节流排气装置顶置或底置在高速进排气阀上。这种设计至少存在3个连接面，在高压工况下，大大增加泄漏风险，且结构复杂、臃肿，制造成本高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种筒式高压空气阀，增强了阀体结构强度和抵抗形变的能力，实现了高速排气阀部件、微量排气阀部件、节流排气阀部件高度简化与集成化的设计。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种筒式高压空气阀，包括阀体和阀盖，所述阀盖上设有大排气孔，所述阀体内设置有上浮体、中浮体和下浮球组件；所述上浮体上开设有节流排气孔，所述上浮体底部安装有第一密封圈；所述中浮体上开设有微量排气孔，所述中浮体底部安装有微排喷嘴；所述下浮球组件包括上组件和下组件，所述下浮球组件中间设有空腔；所述下浮球组件下方安装有支撑底座，所述阀体内壁上设有竖直方向的导向筋板。

进一步地，所述下浮球组件顶部安装有密封座和密封座压板。

进一步地，所述阀体内壁上导向筋板的数量为4个。

进一步地，所述导向筋板在阀体内壁上均匀分布。

进一步地，所述导向筋板与阀体一同浇铸成型。

进一步地，所述上浮体、中浮体，下浮球组件由高密度聚乙烯制备而成。

进一步地，所述上组件与下组件之间通过锥形管螺纹连接。

进一步地，所述阀盖顶部安装有防护滤网和防护罩。

进一步地，所述阀盖底部安装有第二密封圈。

进一步地，所述阀体内壁与浮体之间设有间隙，形成气体流通区域。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明中内置导向筋板与阀体一同浇铸形成，加工方便，且重量远小于金属杆，且巧妙地使导向筋板起到导向作用，与支撑底座取代阀杆活动联接的设计，且支撑底座还起到防吹堵的功能。使用导向筋板与支撑底座远比阀杆活动联接可靠，不会出现因为锈蚀产生故障。使用中空的高密度聚乙烯浮体取代金属浮球，比重小，使空气阀关阀灵敏，关阀时泄漏量少，成本也低。

本发明通过将高速排气阀部件、微量排气阀部件、节流排气阀部件都集成于一个阀体内，大大减少了零部件数量与阀体的接触面，大大提高了高压工况下阀门的密封性能；实现了高度简化与集成化设计，降低筒式高压空气阀的复杂程度，提高了筒式空气阀在高压工况下的可靠性。

附图说明

图1为筒式高压空气阀的结构示意图；

图2为阀体的结构示意图；

图3为筒式高压空气阀处于大量排气、吸气状态的结构示意图；

图4为筒式高压空气阀处于节流排气状态的结构示意图；

图5为筒式高压空气阀处于密封状态的结构示意图；

图6为筒式高压空气阀处于微量排气状态的结构示意图。

其中，1为阀体、2为下浮球组件、3为密封座、4为密封座压板、5为微排喷嘴、6为中浮体、7为上浮体、8为阀盖、9为防护罩、10为防护滤网、11为支撑底座、12为导向筋板。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

实施例1

如图1和2所示，本实施例提供一种筒式高压空气阀，包括阀体1和阀盖8，在阀盖8上设有大排气孔，阀体1内设置有上浮体7、中浮体6和下浮球组件2，浮体与内壁之间存在间隙，形成气体流通区域。本实施例中，上浮体7上开设有节流排气孔，中浮体6上开设有微量排气孔，在上浮体7底部安装有用于和中浮体密封的第一密封圈，第一密封圈可为O型密封圈；在中浮体6底部安装有微排喷嘴5。

本实施例采用高度简化与集成化的设计，通过大排气孔、节流排气孔和微量排气孔即可控制空气阀的排气量，大大降低筒式高压空气阀的复杂程度，提高了筒式空气阀在高压工况下的可靠性。

下浮球组件2包括使用高密度聚乙烯制备而成的上组件和下组件，上组件与下组件之间通过锥形管螺纹连接。为进一步减小浮球比重与便于加工，下浮球组件2中间设有空腔。在下浮球组件2顶部安装有密封座3和密封座压板4，下浮球组件2下方安装有支撑底座11，阀体内壁上均匀分布有4块竖直方向的导向筋板12，导向筋板12与阀体1一同浇铸成型，通过导向筋板12对浮体进行限位和导向。本实施例中，上浮体7和中浮体6也采用高密度聚乙烯材料，表面非常光滑且永不生锈，与第一密封圈的接触面积小，不会因长时间密封而发生粘黏现象，因此在出现负压时能及时脱离。

在阀盖8顶部安装有起防护作用的防护滤网9和防护罩10，阀盖8底部安装有用于和上浮体密封的第二密封圈，第二密封圈可为O型密封圈；。

本实施例的排气路径如图3～6所示，图中箭头为排气路线，包括大量排气路线、节流排气路线和微量排气路线。其中，图3为大量排气气体流动路线：高速气体从管道进入阀体1，从浮体与内壁表面之间的间隙往上流动，并通过阀盖8上的大排气孔流出，排出到大气中；图4为节流排气气体流动路线：高速气体从管道进入阀体1，从浮体与内壁表面之间的间隙往上流动，此时大排气孔被吹起的上浮体7封堵，气流从上浮体7中间的节流排气孔流出，排出到大气中；图6为微量排气气体流动路线：在阀体1上部积聚的高压气体从中浮体6底部安装的微排喷嘴5流出，通过节流排气孔、大排气孔，最终排出到大气中，吸气路线则相反。

具体地，本实施例提供的筒式高压空气阀的排气过程如下：

(1)阀门初始状态，见图1所示，此时筒式高压气阀的浮体位于支撑底座11上，四周有4块导向筋板12对其限位与导向，并使含有密封座3的下浮球组件2上表面始终朝上，中浮体6底部的微排喷嘴5在重力的作用下与密封座3形成密封副，上浮体7放置在中浮体6上，并依靠第一密封圈与中浮体6进行密封，阀盖8中间的孔即为大排气孔；在浮力与气体压力的作用下，浮体可以无阻碍地作有行程限制的上下运动。

(2)大量排气状态：见图3所示，此时管线进行充水排气，高速气流通过阀体1的下部入口进入阀体1，气流通过阀体1与浮体之间的环形空间进入到阀体1上部，再通过阀盖8上的大排气孔排入大气；由于支撑底座11的存在，使高速气流的力不会直接作用在下浮体组件2上，故在高速排气时不会发生吹堵现象。

(3)节流排气状态：见图4所示，当排气速度继续升高，排气压差增大到设计值时(即断流水柱相向运动速度加快即将弥合前)，上浮体7被气流吹起，封住阀盖8的大排气口，只留下上浮体7中央的排气口排气；上浮体7既起节流排气的作用，也起大排气口密封的作用。此时因排气面积的减少(减少80％以上)，筒式空气阀的排气量急剧下降，在管路中截留的气体形成气囊，使相向运动的水柱弥合速度减慢，但此时阀盖8的大排气孔排气仍在继续，只是排气量减少，排气阀并未关闭，故不会造成排气阀关阀水锤，但排气节流在管线内形成的气囊能有效减消管线中的断流水柱弥合水锤。

(4)阀门关闭密封状态：见图5所示，当水位上升进入阀体1，由于浮体由高密度聚乙烯制成，比重小于水，在浮力与筋板导向的作用下，浮体竖直上升，上浮体7与阀盖8底部的第一密封圈进行密封，堵住大排气孔。上浮体7底部的第二密封圈与中浮体6进行密封，堵住节流排气孔。中浮体6底部的微排喷嘴5与密封座3进行密封，堵住微量排气孔。随着阀体1内水压的升高，密封部位的密封比压增大，阀门关闭，水和气体均不能通过阀门排出。

(5)微量排气状态：见图6所示，在阀门关闭后，管线中有气体析出时，将逐渐集聚到安装在管路局部高点的筒式高压空气阀的阀体1内。当此处积聚的气体增加，气压逐渐上升，当该气压大于此处水的压力时，一方面将上浮体7、中浮体6仍然顶住使其密封副保持密封状态，另一方面液面下降，造成比重最大的下浮球组件2瞬间下落，微排喷嘴5进行微量排气。由于气体排出此处的气压随之下降，水位上升，下浮球组件2随水位上升又封住微排喷嘴5，当气压再度上升时，形成动态循环。该结构的微量排气阀实现了有气即排，排完即关，间隔排气，只排气不排水等功能，可最大限度排尽管线中出现的气体。

(6)负压吸气状态：见图3所示，当管线因停泵、排空或爆管而出现负压时，水位下降，外界空气压力大于管线水压，外界空气压力作用在浮体上，使浮体因水位下降而下落，大排气口打开，可以立即大量吸入外界空气而消除管线真空。浮体采用高密度聚乙烯材料，密封表面非常光滑，与密封圈的接触面积小在出现负压时能及时、可靠地使密封瞬间脱离。

本发明对各部件进行高度简化与集成化设计，减少各部件的结合面，提高了高压工况下阀门的密封性能，与带节流装置的复合式进排气阀功能一致；采用导向筋板和支撑底座对浮体与节流排气装置进行固定与导向，同时提高了阀体的结构强度。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种筒式高压空气阀，其特征在于，包括阀体和阀盖，所述阀盖上设有大排气孔，所述阀体内设置有上浮体、中浮体和下浮球组件；所述上浮体上开设有节流排气孔，所述上浮体底部安装有第一密封圈；所述中浮体上开设有微量排气孔，所述中浮体底部安装有微排喷嘴；所述下浮球组件包括上组件和下组件，所述下浮球组件中间设有空腔；所述下浮球组件下方安装有支撑底座，所述阀体内壁上设有竖直方向的导向筋板。

2.根据权利要求1所述的筒式高压空气阀，其特征在于，所述下浮球组件顶部安装有密封座和密封座压板。

3.根据权利要求1所述的筒式高压空气阀，其特征在于，所述阀体内壁上导向筋板的数量为4个。

4.根据权利要求3所述的筒式高压空气阀，其特征在于，所述导向筋板在阀体内壁上均匀分布。

5.根据权利要求3所述的筒式高压空气阀，其特征在于，所述导向筋板与阀体一同浇铸成型。

6.根据权利要求1所述的筒式高压空气阀，其特征在于，所述上浮体、中浮体，下浮球组件由高密度聚乙烯制备而成。

7.根据权利要求6所述的筒式高压空气阀，其特征在于，所述下浮球组件的上组件与下组件之间通过锥形管螺纹连接。

8.根据权利要求1所述的筒式高压空气阀，其特征在于，所述阀盖顶部安装有防护滤网和防护罩。

9.根据权利要求1所述的筒式高压空气阀，其特征在于，所述阀盖底部安装有第二密封圈。

10.根据权利要求1所述的筒式高压空气阀，其特征在于，所述阀体内壁与浮体之间设有间隙，形成气体流通区域。

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