CN112228597A - 一种静态流体压力补偿阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种静态流体压力补偿阀，其技术方案是：包括由阀体、作为阀芯的可转动回转体和阀杆组成的外置阀，以及止回阀芯，回转体上设有供流体通过的通孔，所述止回阀芯置于通孔内；所述的回转体为球体，所述的止回阀芯为单向阀阀芯或压力阀阀芯；所述的通孔内有供止回阀芯密封滑动的密封段，使止回阀芯具备蓄能和释放行程；本发明可以用于正常的单向导通，也可以用于流体的静态保压和动态平衡，显著改善了外界环境对流体形态和状态产生的不利影响。

Description

一种静态流体压力补偿阀
技术领域
本发明涉及阀门，特别是一种静态流体压力补偿阀。
背景技术
灌注设备是流体动力设备，其使用过程中需要用到各种阀门对流体进行控制，但现有的阀门并不能满足该类设备的使用需求，例如建筑和隧道施工中的注浆机，注浆机主要用于对建筑内部或隧道外壁进行注浆，目前的注浆机结合现有阀门只能控制泥浆的动态流动，无法对灌注后建筑内部或顶管外围尚未硬化的泥浆进行静态保压；针对这一技术问题，现有技术常存在以下两种解决方案。
一种解决方案是利用止回阀将注浆孔封闭，这种方法可以保证泥浆不会经注浆孔反向流失而实现压力保持，但实际上，灌注后的泥浆层受到建筑或地层环境温度、湿度、缝隙等多种因素的综合影响，其局部往往存在一定的流动、水分流失或泥浆溢出等现象，从而破坏局部泥浆层的完整性和均匀性，影响泥浆层的整体防护效果。
另一种解决方案是采用增压泵等辅助设备进行增压，但这将导致整个设备系统过于庞大、操作繁琐、能源消耗高，建设成本显著提高，后期拆除和搬运也极为不便。
发明内容
针对上述情况，为弥补现有技术所存在的技术不足，本发明提供一种静态流体压力补偿阀，以解决现有技术无法对静态流体进行有效保压和增压的问题。
其解决的技术方案是：包括外置阀和止回阀芯，所述外置阀由阀体、作为阀芯的可转动的回转体和阀杆组成，回转体上设有供流体通过的通孔，所述止回阀芯置于通孔内。
作为优选，所述的回转体为球体，即所述外置阀为球阀。
作为优选，所述的止回阀芯为单向阀阀芯或压力阀阀芯。
作为优选，所述的通孔内有供止回阀芯密封滑动的密封段，使止回阀芯具备蓄能和释放行程，实现通孔反转后进行静态增压和动态补偿的效果。
本发明通过回转体的转动切换通孔两端与进口端和出口端的对应关系，使得止回阀芯可以根据实际情况产生不同用途，既可以用于正常的单向导通，也可以用于流体的静态保压/增压和动态补偿调节，显著改善了外界环境对流体形态和状态产生的不利影响，保证静态流体的完整性、稳定性和均匀性。
附图说明
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的轴测图。
图3为本发明中止回阀芯开启时流体的流动状态示意图。
图4为本发明中流体灌注压力消失后止回阀芯的状态示意图。
图5为本发明中回转体带动止回阀芯进行翻转增压时的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1至图5给出，本发明包括阀体1，阀体1上有贯通阀体1的内腔2，内腔2的两个贯通端分别为阀体1的进口端3和出口端4，其特征在于，所述的内腔2内有密封转动的回转体5，回转体5的转动轴线分别与所述进口端3和出口端4的轴向垂直，阀体1上有与回转体5同轴连接的阀杆6；所述的回转体5上有贯穿回转体5的通孔7，通孔7的两端分别与进口端3和出口端4对应连通；所述的通孔7内有止回阀芯。
使用时，流体经进口端3进入阀体1的内腔2中，继而进入通孔7内，当流体方向与止回阀芯的开启方向同向时，止回阀芯开启，流体可正常进行流通；当当流体方向与止回阀芯的开启方向逆向时，止回阀芯闭合，流体通路被关闭而无法流通，此时，由于止回阀芯的单向截止作用，流体被可靠截流，从而实现系统压力的保持效果；通过转动阀杆6改变回转体5的方向，即可实现止回阀芯的通断切换，从而控制流体的通断状态。
进一步地，所述的止回阀芯由阀座8、阀瓣9和弹力元件10如弹簧沿所述通孔7的轴向依次排列构成，所述的阀座8与回转体5连接，弹力元件10的两端分别与回转体5和阀瓣9连接/弹性接触，阀瓣9在弹力元件10的弹力作用下与阀座8挤压接触，实现所述止回阀芯的闭合。
进一步地，所述的通孔7由密封段701和溢出段702连通组成，溢出段702的截面流通面积大于密封段701的截面流通面积，所述的阀瓣9与密封段701滑动密封连接；当阀瓣9在流体压力作用下向溢出段702方向滑动时，止回阀芯仍处于闭合状态，弹力元件10不断被压缩而蓄能；当阀瓣9完全进入溢出段702后，阀瓣9与密封段701完全分离而失去密封效果，止回阀芯处于开启状态，流体溢出至溢出段702，继而继续向前流动；当流体压力消失后，由于流体自身不再流动而保持静止，其内部各点的压力一致，因此阀瓣9不再受到压力推动而在弹力元件10的弹力作用下向密封段701方向移动，当阀瓣9移动至密封段701与溢出段702的交界处时，由于密封段701与阀瓣9密封匹配，因此阀瓣9无法继续进入而静止于当前位置，此时，阀瓣9既隔绝了密封段701与溢出段702，又在弹力元件10的弹性势能作用下保持滑动趋势；因此，阀瓣9对密封段701一侧的静态流体产生增压效果，一旦密封段701一侧的流体产生压力变化，阀瓣9可以实时、迅速介入：压力增大则阀瓣9开启而泄压以保持压力平衡，压力减小则阀瓣9继续闭合而进行压力补偿以推动流体及时流动补充。
进一步地，所述的回转体5为球体，内腔2为与回转体5匹配的球形腔。
进一步地，所述的回转体5为柱体，内腔2为与回转体5匹配的柱形腔。
进一步地，所述的回转体5为多边形体，所述回转体5与内腔2经与回转体5匹配的衬套11密封转动连接。
进一步地，所述的回转体5与进口端3和出口端4分别经球面阀座12密封连接。
进一步地，所述的阀杆6的端部有手柄13。
进一步地，所述的进口端3与出口端4同轴对应，通孔7为直孔。
进一步地，所述的阀瓣9为半球体、球体、圆台体或圆柱体结构。
使用时，将本发明接入流体管道15中，并将阀体1的两端用垫圈14密封，正常灌注时，参考附图3，通孔7与进口端3和出口端4分别连通且止回阀芯开启，流体压力将阀瓣9推开而形成通路；当灌注结束后，参考附图4，流体灌注压力消失而呈静态，其内部各点压力一致，故阀瓣9在弹力元件10的作用下复位而将止回阀芯闭合。
通过手柄13转动阀杆6也即回转体5，使止回阀芯的进流端也即密封段701所在的一端与出口端4对应；在没有密封段701的情况下，止回阀芯中的阀瓣9直接复位至与阀座8贴合，因此止回阀芯仅产生单向阻流效果，用于防止已灌注的流体返流，从而达到保持压力的效果，适用于灌注系统环境稳定的情况；在设有密封段701和溢出段702的情况下，止回阀芯中的阀瓣9尚未与阀座8接触，其在密封段701中仍然有较长的滑动行程，因此，弹力元件10的弹力经阀瓣9传递至流体中，使流体静压增加，达到增压的效果。
在上述增压状态下，一旦灌注系统中的静态流体受到环境影响而产生意外流动时，阀瓣9在弹力元件10的驱动下适时介入，完成主动调节，保护灌注系统稳定与安全。
以注浆机为例，当建筑/地层渗透压较大使泥浆失水速度过快，或建筑/地层局部缝隙较大导致泥浆流失等情况发生时，都会导致流体压力降低和有效体积减小，此时阀瓣9迅速接入，在弹力元件10的弹力作用下将密封段701中的泥浆推送至泥浆护壁中，使泥浆护壁恢复完整与均匀；反之，泥浆受到挤压而溢出时，其产生的压力推开阀瓣9，使泥浆经溢出段702溢出，从而使泥浆压力减少直至恢复平衡，避免泥浆压力过大对建筑/地层造成冲击。
本发明不需额外的设备进行辅助保压或增压，不需要控制单元进行控制，更不需要人工干预即可实现系统压力的静态增压和动态平衡，节省了不必要的灌注系统设备，提高了施工效率，降低了建设施工成本。

Claims (10)

1.一种静态流体压力补偿阀，包括阀体（1），阀体（1）上有贯通阀体（1）的内腔（2），内腔（2）的两个贯通端分别为阀体（1）的进口端（3）和出口端（4），其特征在于，所述的内腔（2）内有密封转动的回转体（5），阀体（1）上有与回转体（5）同轴连接的阀杆（6）；所述的回转体（5）上有贯穿回转体（5）的通孔（7），通孔（7）的两端分别与进口端（3）和出口端（4）对应连通；所述的通孔（7）内有止回阀芯。
2.根据权利要求1所述的一种静态流体压力补偿阀，其特征在于，止回阀芯由阀座（8）、阀瓣（9）和弹力元件（10）沿所述通孔（7）的轴向依次排列构成，所述的阀座（8）与回转体（5）连接，弹力元件（10）分别与回转体（5）和阀瓣（9）接触，阀瓣（9）与阀座（8）挤压接触。
3.根据权利要求2所述的一种静态流体压力补偿阀，其特征在于，通孔（7）由密封段（701）和溢出段（702）连通组成，所述的阀瓣（9）与密封段（701）滑动密封连接。
4.根据权利要求1至3任一项所述的一种静态流体压力补偿阀，其特征在于，回转体（5）为球体，内腔（2）为与回转体（5）匹配的球形腔。
5.根据权利要求1至3任一项所述的一种静态流体压力补偿阀，其特征在于，回转体（5）为柱体，内腔（2）为与回转体（5）匹配的柱形腔。
6.根据权利要求1至3任一项所述的一种静态流体压力补偿阀，其特征在于，回转体（5）为多边形体，所述回转体（5）与内腔（2）经与回转体（5）匹配的衬套（11）密封转动连接。
7.根据权利要求1至3任一项所述的一种静态流体压力补偿阀，其特征在于，回转体（5）与进口端（3）和出口端（4）分别经球面阀座（12）密封连接。
8.根据权利要求1至3任一项所述的一种静态流体压力补偿阀，其特征在于，阀杆（6）的端部有手柄（13）。
9.根据权利要求1至3任一项所述的一种静态流体压力补偿阀，其特征在于，进口端（3）与出口端（4）同轴对应，通孔（7）为直孔。
10.根据权利要求2所述的一种静态流体压力补偿阀，其特征在于，阀瓣（9）为半球体、球体、圆台体或圆柱体结构。
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