CN112648431B - 一种超高压排气阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超高压排气阀，包括：主阀：下端与管道连通，用以实现大量低压排气及大量吸气，包括主阀阀体、安装在主阀阀体顶部且带有第一排气孔的主阀盖、安装在主阀阀体内的主阀浮球组件以及安装在主阀盖上部的节流排气组件；微量排气阀组：与主阀连接，用以实现高压自动排气，包括底部与主阀阀体下部连通且上部与主阀阀体固接的微量排气阀组阀体、安装在微量排气阀组阀体顶部的微量排气阀组阀盖、设置在微量排气阀组阀盖上用以实现微量排气的密封座以及固定在微量排气阀组阀盖上用以实现密封座启闭的浮球杠杆组件。与现有技术相比，本发明具有强度高、密封性好、防止过压缩、采用偏心配合杠杆原理实现快速稳定开启等优点。

Description

一种超高压排气阀

技术领域

本发明涉及输水管道排气阀技术领域，尤其是涉及一种超高压排气阀。

背景技术

目前国内的输水管道上，实际使用的排气阀产品压力等级通常只有PN26以下，极少部分能达到PN40，但是压力等级能达到PN63及以上的排气阀几乎没有。而且，在高海拔区域，特别是云贵川、青海高原地区，由于当地海拔较高，输水管线较长，形成了高落差，因而管线压力普遍较高，在压力等级超过PN63的管线上，目前还没有可使用的排气阀，只能安装球阀手动进行排气，而采用手动排气，不仅大大增加了人力成本，也无法及时、频繁的将管线中的气体排出，影响输水效率。

目前超高压下排气阀面临着以下几个问题：

1、传统不锈钢浮球在保证浮力的情况下体积增大、受外压刚性不够，易产生失稳破坏；保证刚性则壁厚变厚重量增加；这样就造成了不利于设计的一个矛盾体，较难以解决；

2、高压下主密封采用常规的橡胶密封，容易造成橡胶在高压下过度压缩导致密封件的破坏，使密封失效；

3、微量排气阀组的密封件由于超高压力被吸住难以在需要排气时再次打开。

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超高压排气阀。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种超高压排气阀，适用于压力等级PN63及以上的超高压环境，包括：

主阀：下端与管道连通，用以实现大量低压排气及大量吸气，包括主阀阀体、安装在主阀阀体顶部且带有第一排气孔的主阀盖、安装在主阀阀体内的主阀浮球组件以及安装在主阀盖上部的节流排气组件；

微量排气阀组：与主阀连接，用以实现高压自动排气，包括底部与主阀阀体下部连通且上部与主阀阀体固接的微量排气阀组阀体、安装在微量排气阀组阀体顶部的微量排气阀组阀盖、设置在微量排气阀组阀盖上用以实现微量排气的密封座以及固定在微量排气阀组阀盖上用以实现密封座启闭的浮球杠杆组件。

所述的主阀浮球组件包括主阀阀球、固定在主阀阀体底部入口处安装架上的导套以及上端与主阀阀球固定连接且在导套内随主阀浮球共同上下运动的导杆。

所述的主阀浮球组件还包括设置在导套外侧的缓冲垫。

所述的节流排气组件包括安装在主阀盖上且开设有第二排气孔的倒U型缓冲架、固定在缓冲架上部的排气罩，固定在主阀盖上表面的多个定位螺柱以及与定位螺柱配合安装的节流环，所述的节流环设置在缓冲架与主阀盖形成的空间内，通过预压缩的弹簧穿过第二排气孔与排气罩连接，并且在缓冲架内部的筋板限位下上下移动。

所述的微量排气阀组阀体底部通过接头和闸阀与主阀阀体下部连通，并且上部通过固定板和螺栓与主阀阀体固定。

所述的浮球杠杆组件包括上端与微量排气阀组阀盖固定的杠杆组合件、设置在杠杆组合件上且与密封座配合设置的顶塞以及与杠杆组合件下端通过螺钉连接的微量排气阀组浮球。

所述的微量排气阀组浮球采用重心偏移的方式设置在微量排气阀组阀体内部。

所述的主阀盖在第一排气孔与主阀阀球上部的密封面处依次设有限位板和密封环，所述的密封环和限位板通过密封架和螺钉压紧安装，且密封环在压缩密封时先与主阀阀球上部压紧密封。

所述的密封环为由高硬橡胶或高分子材料聚氨酯制成的密封环，所述的限位板由依次相间设置的多层不锈钢层和石墨板夹层构成。

应用该超高压排气阀实现排气的原理如下：

当管道内开始通水时，排气阀开始大量排气，当节流环上下表面的气压差达到设定值时，在气压差的作用下，节流环开始离开定位螺柱，并压缩弹簧向上动作直至与缓冲架的顶部接触，开始节流排气，用以防止阀内压力上升过快；

当管道内水位开始上升时，主阀浮球受到水的浮力向上运动，直至与密封环接触形成密封后关闭主阀；

当水压持续升高，密封环受到持续压缩到设定形变量时，主阀浮球上部与密封架接触用以防止过度压缩损坏密封环，微量排气阀组浮球受到浮力继续上升通过杠杆组合件使顶塞与密封座接触密封，当水中的微量气体不断积聚，压力上升使微量排气阀组的水位下降，微量排气阀组浮球下落，由于杠杆组合件的放大作用，带动顶塞离开密封座，实现微量排气，当管道内水位下降出现负压时，主阀浮球下落，主阀打开实现大量吸气消除负压。

当管道正常运行时，主阀浮球和微量排气阀组浮球因水的浮力关闭，此时微量排气阀组浮球处于倾斜状态，当管道中的微量气体不断进入微量排气阀组，由于杠杆组合件对力的放大作用，微量排气阀组浮球将下降，且由于偏心状态，其像重锤一样加速下落，从而带动顶塞离开密封座，实现微量排气。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

一、本发明的超高压排气阀采用高分子材料内部镂空做成浮球，既保证了强度，也可以保证在体积相对较小时即可获得所需浮力。

二、主阀密封面采用高硬橡胶或高分子材料聚氨酯做密封环，以及多层次的不锈钢和石墨板夹层的组合做限位板，形成组合密封，用以实现低压和高压密封；在压力相对较低时依靠密封环即可实现密封，在压力高时限位板上的多层次不锈钢可防止密封环的过度压缩，同时石墨板夹层又形成密封，这样即使当密封环损坏失效时，多层次不锈钢和石墨板夹层结构的限位板也能实现密封，保证了阀门密封件在高压力下的密封可靠性。

三、微量排气阀组采用杠杆原理，对微量排气阀组之浮球的重力按杠杆比进行了放大，可以克服密封面的压力从而打开进行排气；同时微量排气阀组的浮球采用重心偏移设计，使之在浮力作用下浮起时倾斜偏心，当水位因气体聚集而下降时，浮球可以加速下落，更利于打开密封件。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中的局部放大图。

图中标记说明：

1、主阀阀体，2、导套，3、缓冲垫，4、主阀浮球组件，5、螺钉，6、密封架，7、限位板，8、密封环，9、主阀阀盖，10、定位螺柱，11、节流环，12、缓冲架，13、弹簧，14、排气罩，15、螺栓，16、螺栓及垫片，17、固定板，18、螺栓、螺母及垫片，19、闸阀，20、微量排气阀组阀盖，21、密封座，22、顶塞，23、杠杆组合件，24、螺钉，25、微量排气阀组浮球，26、微量排气阀组阀体，27、接头。

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和2所示，本发明提供一种超高压排气阀，该排气阀能够适用于压力等级PN63及以上的超高压环境，该排气阀主要由一个主阀和一个微量排气阀组两部分组成，主阀用以实现大量低压排气及大量吸气，微量排气阀组用以实现高压自动排气，主阀主要由主阀阀体1、主阀阀盖9、采用高分子材料内部镂空制成的主阀浮球组件4、密封架6、限位板7、密封环8、节流环11、缓冲架12、弹簧13、排气罩14等部分组成；微量排气阀组主要由阀体、微量排气阀组阀盖20、顶塞22、密封座21、杠杆组合件22(杠杆、杠杆架、铰链、销轴)、采用高分子材料内部镂空制成的微量排气阀组浮球25、浮球叉头等部分组成。

主阀阀体1与主阀阀盖9、缓冲架12通过螺栓及垫片16连接紧固，导套2通过螺纹固定在主阀阀体1的内腔，主阀浮球组件4穿过导套2和缓冲垫3，在主阀阀体1内可以上下自由浮动，密封架6依次将限位板7和密封环8紧密压在主阀阀盖9上，并通过螺钉5固定，节流环11水平放置在多个定位螺柱10上，并在缓冲架12内部的筋板限位下上下移动，弹簧13放置在节流环11及排气罩14之间，提供节流环11的关闭阻尼及复位所需力值，排气罩14通过螺栓15固定在缓冲架12上，主阀阀体1与微量排气阀组阀体26通过接头27和闸阀19连接在一起，固定板17通过螺栓及垫片16、螺栓、螺母及垫片18将主阀与微量排气阀组连接固定起来，微量排气阀组阀体26与微量排气阀组阀盖20通过螺栓、螺母及垫片18固定，杠杆组合件23固定在微量排气阀组阀盖20上，密封座21固定在微量排气阀组阀盖20上，顶塞22安装在杠杆组合件23上，微量排气阀组浮球25通过螺钉24固定在杠杆组合件23上。

当管道内开始通水时，排气阀开始大量排气；当节流环11上下的压差达到一定值时，节流环11开始离开定位螺柱10，压缩弹簧13向上动作直至与主阀阀盖9接触，开始节流排气，防止阀内压力上升过快。当管道内水位开始上升，主阀浮球组件4受到浮力上升，直至与密封环8接触形成密封；水压持续升高，密封环8压缩到一定程度，主阀浮球组件4将与限位板7接触防止过度压缩密封环8。此时，即使密封环8有破损而失效，限位板7同样可以起到密封的作用。微量排气阀组浮球25受浮力继续上升使顶塞22与密封座21接触密封。当水中的溶解气体不断在高位积聚，使微量排气阀组的水位下降，微量排气阀组浮球25失去浮力下落，由于杠杆的放大作用，加力带动顶塞22脱离密封座21，实现微量自动排气。当管道内水位下降出现负压时，主阀浮球组件4下落，阀门打开即可大量吸气消除负压。

当管道开始通水时，主阀开始大量排气，主阀内气压急剧上升；当气压达到一定值时，节流环开始关闭进行节流排气，直至主阀的浮球因管中水的浮力关闭，这样可以有效防止气压过大，浮球被气压瞬间关闭导致浮球受到过大冲击力而损坏，当管道正常运行时，主阀浮球和微量排气阀组的浮球因水的浮力关闭，管道中的溶解气体不断在高位聚集，使得微量排气阀组的液位下降，浮球失去浮力；由于浮球采用的重心偏移设计，叠加杠杆对力的放大作用，微量排气阀组的浮球将加力带动顶塞脱离密封面，即使压力高也不会被吸住，实现超高压下的微量自动排气，当管道内的水位下降出现负压时，主阀浮球下落，排气阀再次打开，即可实现大量吸气功能，防止负压破坏管线。

本发明能够真正实现在超高压下的排气功能。浮球采用了高分子材料，保证了浮球的强度，同时在满足浮力的情况下体积不至于过大；密封面采用高硬橡胶或高分子材料聚氨酯做密封环，多层次不锈钢和石墨板夹层做限位板，这种组合密封结构，增加了高压下的密封可靠性；微量排气阀组利用杠杆原理，将浮球重力放大，确保超高压下能打开密封件；微量排气阀组浮球的偏心配重，可以使浮球加速下落，辅助开启密封。

Claims (1)

1.一种超高压排气阀，适用于压力等级PN63及以上的超高压环境，其特征在于，包括：

主阀：下端与管道连通，用以实现大量低压排气及大量吸气，包括主阀阀体（1）、安装在主阀阀体（1）顶部且带有第一排气孔的主阀盖（9）、安装在主阀阀体（1）内的主阀浮球组件（4）以及安装在主阀盖（9）上部的节流排气组件；

微量排气阀组：与主阀连接，用以实现高压自动排气，包括底部与主阀阀体（1）下部连通且上部与主阀阀体（1）固接的微量排气阀组阀体（26）、安装在微量排气阀组阀体（26）顶部的微量排气阀组阀盖（20）、设置在微量排气阀组阀盖（20）上用以实现微量排气的密封座（21）以及固定在微量排气阀组阀盖（20）上用以实现密封座（21）启闭的浮球杠杆组件；

所述的主阀浮球组件（4）包括主阀阀球、固定在主阀阀体（1）底部入口处安装架上的导套（2）以及上端与主阀阀球固定连接且在导套（2）内随主阀阀球共同上下运动的导杆；

所述的主阀浮球组件（4）还包括设置在导套（2）外侧的缓冲垫（3）；

所述的节流排气组件包括安装在主阀盖（9）上且开设有第二排气孔的倒U型缓冲架（12）、固定在缓冲架（12）上部的排气罩（14），固定在主阀盖（9）上表面的多个定位螺柱（10）以及与定位螺柱（10）配合安装的节流环（11），所述的节流环（11）设置在缓冲架（12）与主阀盖（9）形成的空间内，通过预压缩的弹簧（13）穿过第二排气孔与排气罩（14）连接，并且在缓冲架（12）内部的筋板限位下上下移动；

所述的微量排气阀组阀体（26）底部通过接头（28）和闸阀（19）与主阀阀体（1）下部连通，并且上部通过固定板（18）和螺栓与主阀阀体（1）固定；

所述的浮球杠杆组件包括上端与微量排气阀组阀盖（20）固定的杠杆组合件（23）、设置在杠杆组合件（23）上且与密封座（21）配合设置的顶塞（22）以及与杠杆组合件（23）下端通过螺钉（24）连接的微量排气阀组浮球（25）；

所述的微量排气阀组浮球（25）采用重心偏移的方式设置在微量排气阀组阀体（26）内部；

所述的主阀盖（9）在第一排气孔与主阀阀球上部的密封面处依次设有限位板（7）和密封环（8），所述的密封环（8）和限位板（7）通过密封架（6）和螺钉（5）压紧安装，且密封环（8）在压缩密封时先与主阀阀球上部压紧密封；

所述的密封环（8）为由高硬橡胶或高分子材料聚氨酯制成的密封环，所述的限位板（7）由依次相间设置的多层不锈钢层和石墨板夹层构成；

应用该超高压排气阀实现排气的原理如下：

当管道内开始通水时，排气阀开始大量排气，当节流环上下表面的气压差达到设定值时，在气压差的作用下，节流环开始离开定位螺柱，并压缩弹簧向上动作直至与缓冲架的顶部接触，开始节流排气，用以防止阀内压力上升过快；

当管道内水位开始上升时，主阀阀球受到水的浮力向上运动，直至与密封环接触形成密封后关闭主阀；

当水压持续升高，密封环压缩到一定程度，主阀浮球组件将与限位板接触防止过度压缩密封环；此时，即使密封环有破损而失效，限位板同样可以起到密封的作用，密封环受到持续压缩到设定形变量时，主阀阀球上部与密封架接触用以防止过度压缩损坏密封环，微量排气阀组浮球受到浮力继续上升通过杠杆组合件使顶塞与密封座接触密封，当水中的微量气体不断积聚，压力上升使微量排气阀组的水位下降，微量排气阀组浮球下落，由于杠杆组合件的放大作用，带动顶塞离开密封座，实现微量排气，当管道内水位下降出现负压时，主阀阀球下落，主阀打开实现大量吸气消除负压；

当管道正常运行时，主阀阀球和微量排气阀组浮球因水的浮力关闭，此时微量排气阀组浮球处于倾斜状态，当管道中的微量气体不断进入微量排气阀组，由于杠杆组合件对力的放大作用，微量排气阀组浮球将下降，且由于偏心状态，其像重锤一样加速下落，从而带动顶塞离开密封座，实现微量排气。