CN112762222B - 一种浮球式排水阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及阀门结构技术领域，公开了一种浮球式排水阀。该浮球式排水阀包括主阀以及设置在主阀顶部的排气阀；主阀用于输送流体介质；排气阀设有排气腔、与排气腔连通的进气通道、排气通道，且排气腔内设有第一浮球；进气通道与主阀的内腔连通；当流体介质未进入排气腔时，排气通道敞开，主阀内部的气体依次通过进气通道、排气腔、排气通道排出；当流体介质通过进气通道进入排气腔，且液面到达设定高度时，第一浮球上浮并封堵排气通道。上述实施例中，该浮球式排水阀利用浮力原理，当阀体内的液面上升至一定高度时，使得第一浮球在浮力作用下上浮并抵在排气通道的入口处实现密封，且为纯机械结构，原理简单、成本低、可靠性强。

Description

一种浮球式排水阀

技术领域

本发明涉及阀门结构技术领域，尤其涉及一种浮球式排水阀。

背景技术

在浸没式液冷系统中，管路中的流体介质中时常会有气体存在，气体的存在对泵等部件的使用会产生不利影响，因而如何自动排除流体介质中的气体成为一个急需解决的难题。

排水阀是用于将管路系统中的气体排出，同时还能自动防止管路中的流体介质泄漏的一种阀门。目前来说，自动排水阀主要采用浮球方式来开关管路，常见的浮球式排水阀在工作时会使得管路内有气体残留，或将气体和流体介质一起排出的现象，若流体介质被一起排出，则将造成一定的浪费。

此外，还有通过加装旁通管路除气的过滤器来解决这一问题的，但是旁通管路使得系统更加复杂，且过滤器的也需人力定期更换，非常不便。

发明内容

本发明提供一种浮球式排水阀，用以排出管路内的气体，且结构简单，便于安装、维护。

本发明实施例提供了一种浮球式排水阀，该浮球式排水阀包括主阀以及设置在所述主阀顶部的排气阀；

所述主阀用于输送流体介质；

所述排气阀设有排气腔、与所述排气腔连通的进气通道、排气通道，且所述排气腔内设有第一浮球；

所述进气通道与所述主阀的内腔连通；

当流体介质未进入所述排气腔时，所述排气通道敞开，所述主阀内部的气体依次通过所述进气通道、所述排气腔、所述排气通道排出；当流体介质通过所述进气通道进入所述排气腔，且液面到达设定高度时，所述第一浮球上浮并封堵所述排气通道。

上述实施例中，排气阀位于主阀的顶部，当主阀内有流体介质经过，并逐渐被流体介质充满时，主阀内的气体随着液面的上升而从顶部的排气阀排出，也就是说，主阀内液面逐渐上升的过程即是排气的过程，直至流体介质进入排气阀，并使第一浮球随液面的继续升高而到达排气通道的入口处，将排气通道封堵，则排气过程结束，此时，管路以及主阀内已经充满了流体介质，管路以及主阀内无气体残留，在管路设置有循环泵的情况下，可以有效防止循环泵出现气蚀的现象；另外，该浮球式排水阀为纯机械结构，整个排气过程可避免流体介质随气体一同排出，具有结构简单，便于安装、维护的特点。

可选的，所述主阀内设有输液腔、缓冲腔，所述缓冲腔位于所述输液腔与所述排气腔之间，且所述缓冲腔的横截面积沿靠近所述排气腔的方向逐渐减小。

上述可选的实施方式中，由于缓冲腔的横截面积沿靠近排气腔的方向逐渐缩小，使得气流在排出过程中在缓冲腔内聚集，从而有利于将气流导入进气通道内。

可选的，所述排气阀内设有第一阻隔部与第二阻隔部，其中：

所述第一阻隔部位于所述第一浮球上方，并设有第一连通孔，所述第一连通孔与所述排气通道连通，且所述第一连通孔的直径小于所述第一浮球的直径；

所述第二阻隔部位于所述第一浮球下方，并设有多个第二连通孔，且所述多个第二连通孔与所述进气通道连通；

所述第一阻隔部与所述第二阻隔部形成限位空间，使所述第一浮球在浮力作用下朝向所述第一连通孔上升直至封堵所述第一连通孔。

上述可选的实施例中，将第一浮球设于第一阻隔部与第二阻隔部之间的限位空间内，可避免第一浮球随液面随意漂动，保证第一浮球在浮力的作用下抵压在第一连通孔处，封堵排气通道；排气通道被第一浮球封堵后，可防止流体介质通过排气通道发生泄露。

可选的，所述第一阻隔部在所述第一连通孔的边缘设有密封沿，所述密封沿的内壁为弧面，且所述弧面的曲率与所述第一浮球表面的曲率相同。

上述可选的实施例中，当第一浮球封堵第一连通孔时，第一浮球的表面与密封沿的内壁贴合，从而对气体以及流体介质起到良好的密封作用。

可选的，所述第二阻隔部包括第二隔板与设置在所述第二隔板上的限位结构，所述限位结构用于限定所述第一浮球的运动，使所述第一浮球在浮力作用下朝向所述第一连通孔上升直至封堵所述第一连通孔；

所述多个第二连通孔设于所述第二隔板上。

上述可选的实施例中，限位结构限定了第一浮球在浮力作用下的运动方式，可避免第一浮球发生水平窜动，继而导致第一浮球与第一连通孔发生错位，保证了第一浮球在浮力作用下朝向第一连通孔上升直至封堵第一连通孔。

可选的，所述第二阻隔部上还设有定位孔，且所述定位孔的直径小于所述第一浮球的直径；

或者，所述第二阻隔部上还设有定位槽，且所述定位槽的内壁为弧面，且所述弧面的曲率与所述第一浮球表面的曲率相同。

上述可选的实施例中，定位孔与定位槽均可对第一浮球实现定位。

可选的，所述第一阻隔部包括第一隔板，所述第一隔板上设有所述第一连通孔；

所述第二阻隔部包括第二隔板，所述第二隔板上设有所述多个第二连通孔；

所述第一隔板与所述第二隔板之间的距离不大于所述第一浮球的直径。

上述可选的实施例中，通过使第一隔板与第二隔板之间的距离不大于第一浮球的直径，使得第一浮球在浮力作用下仅可以朝向第一连通孔上升，直至封堵第一连通孔。

可选的，所述第二阻隔部设有定位孔，且所述进气通道的轴线与所述定位孔的轴线重合。

可选的，所述输液腔与所述缓冲腔之间设有第三隔板，所述第三隔板上设有多个第三连通孔；

所述输液腔内设有第二浮球，所述第三隔板用于限制所述第二浮球进入所述缓冲腔。

上述可选的实施例中，第三隔板可对主阀内的第二浮球的上升起到限制的作用，当主阀内设置的第二浮球随流体介质的增多逐渐上升，并顶到第三隔板时，第三隔板将阻止第二浮球继续上升，避免第二浮球将进气通道封堵；同时，第三连通孔在输液腔与缓冲腔之间起到连通的作用，可允许气体以及流体介质通过。

可选的，所述排气阀包括上阀体、中阀体、下阀体，其中：

所述排气通道位于所述上阀体内；

所述第一浮球位于所述中阀体内；

所述进气通道位于所述下阀体内；

所述上阀体与所述中阀体之间可拆卸连接，所述中阀体与所述下阀体之间可拆卸连接。

上述可选的实施例中，通过将排气阀设计为上、中、下三个阀体，一方面便于制造，另一方面，这三个阀体中，相邻的两个阀体可均通过螺纹连接，使得排气阀的安装方便、快捷。

可选的，所述主阀的侧壁上设有进液口与出液口；

所述主阀内设有第四隔板，所述第四隔板将所述主阀内腔分隔为浮球区与导流区，且所述第四隔板上设有过流孔；

所述浮球区与所述进液口连通，所述导流区与所述出液口连通；

所述浮球区内设有第二浮球，且所述浮球区在与所述过流孔相对的一侧内壁上设有限位凸台；

当所述浮球区内无流体介质时，所述浮球抵在所述限位凸台上，并在所述限位凸台的支撑下向所述过流孔一侧倾斜以封堵所述过流孔；

当流体介质通过所述进液口进入所述浮球区时，所述第二浮球浮起，使所述导流区与所述浮球区通过所述过流孔连通。

上述可选的实施例中，主阀的出液口为侧出形式，且主阀内，浮球区的内壁上设有限位凸台，当浮球区内无流体介质时，第二浮球将限位凸台的支撑下向过流孔一侧倾斜，从而封堵过流孔。

可选的，所述主阀的侧壁上设有进液口，所述主阀的底壁上设有出液口；

所述主阀内设有第二浮球，当所述主阀内无流体介质时，所述第二浮球封堵所述出液口。

上述可选的实施例中，主阀的出液口为底出形式，当主阀内无流体介质时，第二浮球在重力作用下落至主阀的底部，并封堵出液口。

附图说明

图1为本发明实施例提供的浮球式排水阀的半剖图；

图2为图1中所示出的排气阀的结构示意图；

图3为图1中所示出的浮球式排水阀中第一阻隔部与第一浮球的装配示意图；

图4为图1中所示出的浮球式排水阀中第二阻隔部与第一浮球的装配示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种第二阻隔部与第一浮球的装配示意图；

图6、图7为图1中所示出的浮球式排水阀的工作状态示意图；

图8为图1中所示出的浮球式排水阀的四分之一剖视图；

图9为本发明实施例提供的另一种浮球式排水阀的四分之一剖视图。

附图标记：

10-排气阀

101-进气通道 102-排气通道 103-排气腔

11-第一浮球 12-第一阻隔部 13-第二阻隔部

121-第一连通孔 122-第一隔板 123-密封沿

131-第二连通孔 132-第二隔板

133-限位结构 134-定位孔

20-主阀

201-进液孔 202-出液孔

203-缓冲腔 204-浮球区 205-导流区

21-第二浮球 22-限位凸台

23-第三隔板 231-第三连通孔

24-第四隔板 241-过流孔

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步详细地描述，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。

本发明提供一种浮球式排水阀，用以排除管路内的气体，且结构简单，便于安装、维护。

如图1所示，该浮球式排水阀包括主阀20以及设置在主阀20顶部的排气阀10；

主阀20用于输送流体介质；

排气阀10设有排气腔103、与排气腔103连通的进气通道101、排气通道102，且排气腔103内设有第一浮球11；

进气通道101与主阀20的内腔连通；

当流体介质未进入排气腔103时，排气通道102敞开，主阀20内部的气体依次通过进气通道101、排气腔103、排气通道102排出；当流体介质通过进气通道101进入排气腔103，且液面到达设定高度时，第一浮球11上浮并封堵排气通道102。

具体的，该浮球式排水阀中，主阀20设有浮球、进液口201与出液口202，为了区分主阀20内的浮球以及排气阀10内的第一浮球11，将主阀20内的浮球记为第二浮球21；在第二浮球21的作用下，主阀20可以实现当有流体介质流入主阀20内腔时自动开启阀门，无流体介质流入时自动关断阀门的功能。

排气阀10设于主阀20的顶部，排气阀10设有排气腔103、进气通道101、排气通道102，其中，进气通道101分别与排气腔103以及主阀20内腔连通，排气通道102分别与排气腔103以及外界环境连通，如此，主阀20内的气体可以依次通过进气通道101、排气腔103、排气通道102排出阀体以外。

排气腔103内设有第一浮球11，当流体介质未进入排气腔103时，第一浮球11受重力作用落于排气腔103的底部，此时，排气通道102敞开，如图6所示，在该状态下，主阀20内的气体可以依次通过进气通道101、排气腔103、排气通道102排出阀体以外；当流体介质通过进气通道101进入排气腔103时，第一浮球11将受到浮力的作用，随着流体介质的增多，第一浮球11受到的浮力逐渐增大，第一浮球11克服重力而上浮，并随液面的上升第一浮球11将到达排气通道102的入口处，当液面继续升高时并到达设定高度时，第一浮球11在浮力作用下将排气通道102封堵，如图7所示，此时，主阀20内已经充满了流体介质，主阀20以及管路内的气体全部被排出，或少量气体被封存在排气阀10内，可保证管路以及主阀20内无气体残留，在管路设置有循环泵的情况下，可以有效防止循环泵出现气蚀的现象。

该浮球式排水阀中，流体介质在阀体内逐渐上升的过程即是排气的过程，直至流体介质由主阀20进入排气阀10，并使第一浮球11在浮力作用下封堵排气通道102，则排气过程结束，整个过程中流体介质不会随气体一同排出，并且，由于最后排气通道102被封堵，避免了流体介质从排气通道102发生泄露。

另外，该浮球式排水阀利用浮力原理，当阀体内的液面上升至一定高度时，使得第一浮球11在浮力作用下上浮并抵在排气通道102的入口处实现密封，为纯机械结构，原理简单，不需要驱动机构、控制器、传感器等配件，且成本低、可靠性强，同时也便于安装、维护。

针对排气阀10部分，从整体结构上看，该排气阀10包括上阀体、中阀体、下阀体，上阀体、中阀体、下阀体未在图中标出，其中：

排气通道102位于上阀体内；

第一浮球11位于中阀体内；

进气通道101位于下阀体内；

上阀体与中阀体之间可拆卸连接，中阀体与下阀体之间可拆卸连接。

该排气阀10中，通过将其设计为上、中、下三个阀体，一方面便于制造，另一方面，这三个阀体中，相邻的两个阀体均可拆卸连接，使得排气阀10便于进行维修。

具体的，上阀体与中阀体分别设有相互配合的螺纹接口，中阀体与下阀体分别设有相互配合的螺纹接口，如此，相邻的两个阀体可以实现螺纹连接，组装方便，且具有良好的密封性。

进一步的，下阀体与主阀20也分别设有相互配合的螺纹接口，如此，下阀体与主阀20之间也可以实现螺纹连接，这为主阀20与排气阀10之间的安装、拆卸提供了便利。

从内部结构上看，具体设置时，如图2所示，排气阀10内设有第一阻隔部12与第二阻隔部13，其中：

第一阻隔部12位于第一浮球11上方，并设有第一连通孔121，第一连通孔121与排气通道102连通，且第一连通孔121的直径小于第一浮球11的直径；

第二阻隔部13位于第一浮球11下方，并设有多个第二连通孔131，且第二连通孔131与进气通道101连通；

第一阻隔部12与第二阻隔部13形成限位空间，使第一浮球11能够在浮力作用下朝向第一连通孔121上升直至封堵第一连通孔121。

具体的，第一阻隔部12位于上阀体内腔的底部，上阀体为具有内腔的盖体，上阀体的侧壁上设有通气孔，该通气孔与第一连通孔121连通；第二阻隔部13位于中阀体的底部，中阀体与上阀体组装后，第二阻隔部13与第一阻隔部12形成限位空间。

第一浮球11介于第一阻隔部12与第二阻隔部13之间，第一阻隔部12设有第一连通孔121，第一连通孔121与排气通道102连通，且第一连通孔121的直径小于第一浮球11的直径，如此，使得第一浮球11抵压在第一连通孔121位置时，可以避免第一浮球11从第一连通孔121中脱出。

优选的，第一连通孔121位于第一浮球11的正上方。

第二阻隔部13设有多个第二连通孔131，且这些第二连通孔131分别与进气通道101连通，当流体介质未进入排气阀10时，第二连通孔131用于使主阀20内的气体向外排出；当流体介质充满主阀20并继续增多时，流体介质可以通过进气通道101以及这些第二连通孔131进入第二阻隔部13与第一阻隔部12之间的空间，为第一浮球11的上浮提供浮力。

第一阻隔部12与第二阻隔部13形成限位空间，该限位空间能够使第一浮球11随液面的上升朝向靠近第一连通孔121的方向移动，直至封堵第一连通孔121，避免了第一浮球11随液面自由漂动而无法形成有效的封堵。

继续参考图2，第一阻隔部12、第二阻隔部13将排气阀10分为上、中、下三层空间，上层空间与外接环境连通，并通过第一连通孔121与中层空间连通；下层空间与主阀20内腔连通，并通过第二连通孔131与中层空间连通；第一浮球11位于中层空间内，当流体介质充满主阀20并通过进气通道101、第二连通孔131进入至中层空间后，第一浮球11将受到浮力的作用，当浮力大于自身重力时，第一浮球11将漂浮在液面上，随着液面的继续升高，第一浮球11将到达第一连通孔121位置，当液面继续上升并至设定高度时，第一浮球11在浮力作用下抵在第一连通孔121位置，将第一连通孔121完全封堵。

具体设置时，如图3所示，第一阻隔部12在第一连通孔121的边缘设有密封沿123，密封沿123的内壁为弧面，且弧面的曲率与第一浮球11表面的曲率相同。

具体的，密封沿123设置在第一阻隔部12朝向第一浮球11的一侧，并围绕第一连通孔121的边缘形成环状结构，密封沿123可在第一浮球11上浮过程中对其起到导向与限制的作用，使得第一浮球11随液面的不断升高逐渐靠近第一连通孔121，直至封堵第一连通孔121，避免第一浮球11在内部发生水平窜动，继而导致无法有效的封堵第一连通孔121，而使流体介质从第一连通孔121中溢出，发生泄漏；另外，密封沿123的内壁为弧面，该弧面的曲率与第一浮球11表面的曲率相同，当第一浮球11封堵第一连通孔121时，第一浮球11的表面与密封沿123的内壁贴合，具有较大的接触面积，对气体以及流体介质起到良好的密封作用。

如图5所示，第二阻隔部13包括第二隔板132与设置在第二隔板132上的限位结构133，限位结构133用于限定第一浮球11的运动，使第一浮球11在浮力作用下朝向第一通孔121上升直至封堵第一连通孔121。

上述结构中，第二连通孔131位于第二隔板132上，限位结构133位于第二隔板131朝向第一阻隔部12的一侧，限位结构133可限制第一浮球11沿第二隔板132表面移动，但是不限制第一浮球11沿垂直于第二隔板132的方向移动，如此，第一浮球11在浮力的作用下，可以随液面的升高逐渐靠近第一连通孔121，直至封堵第一连通孔121，避免了第一浮球11在上升过程中发生水平窜动，继而导致第一浮球11与第一连通孔121发生错位，保证了第一浮球11能够有效的封堵第一连通孔121。

继续参考图5，限位结构133可以为设置第二隔板132表面的多个限位柱，这些限位柱围绕在第一浮球11的周围，使得第一浮球11只能沿竖直方向运动。

在一个具体的实施例中，在排气阀10部分，第一阻隔部12可以采用如图3所示出的结构，第二阻隔部13可以采用如图5所示出的结构。

在一实施例中，如图4，第二阻隔部13还可以设置成其它结构，例如，第二阻隔部13除了包含第二连通孔131外，第二阻隔部13上还设有定位孔134，且定位孔134的直径小于第一浮球11的直径；

或者，第二阻隔部13上还设有定位槽，且定位槽的内壁为弧面，且该弧面的曲率与第一浮球11表面的曲率相同。

当流体介质还未进入排气阀10时，第一浮球11在重力作用下落至排气阀10的底部，第一浮球11的一部分卡在定位孔134内，或者定位槽内，定位孔134与定位槽均可以对第一浮球11起到定位的作用。

具体的，如图4所示，第二阻隔部13设有定位孔134，该定位孔134的直径小于第一浮球11的直径；当流体介质还未进入排气阀10时，第一浮球11在重力作用下落至排气阀10的底部，第一浮球11的一部分卡在定位孔134内，并封堵定位孔134；当流体介质进入排气阀10后，随着第一浮球11的上浮，第一浮球11与定位孔134之间出现间隙，并允许流体介质进入。

优选的，在一种具体的实施例中，如图2所示，在排气阀10内，进气通道101的轴线与定位孔134的轴线重合。

该排气阀10内，第二连通孔131设置在定位孔134的周围，当流体介质未充满主阀20时，此时，排气阀10内还未进入流体介质，第一浮球11在重力作用下封堵定位孔134，主阀20内的气体经进气通道101、第二连通孔131、第一连通孔121、排气通道102排出；当流体介质充满主阀20并进一步增多时，流体介质将沿进气通道101继续向上流动，由于定位孔134为通孔，且与进气通道101连通，当流体介质与第一浮球11的底部接触时，第一浮球11受到浮力作用，同时，流体介质也通过第二连通孔131进入第一阻隔部12与第二阻隔部13之间的空间内，随着流体介质的增多，第一浮球11受到的浮力逐渐增大，第一浮球11与定位孔134之间产生间隙，使得越来越多的流体介质进入第一浮球11所在的空间内，并且，第一浮球11随着液位的升高逐渐靠近第一连通孔121，直到第一浮球11在浮力作用下抵压在第一连通孔121上，并封堵第一连通孔121。

在排气阀10内，如第一阻隔部12所具有的沿第一连通孔121的边缘设置的密封沿123，以及第二阻隔部13所具有的限位结构133等，均可以保证第一浮球11在随液面的升高而上升过程中逐渐靠近第一连通孔121，以保证第一浮球11最终可以运动至第一连通孔121位置，从而封堵第一连通孔121，除此之外，排气阀10还可以通过采用以下方案来实现该效果，具体的：

第一阻隔部12包括第一隔板122，第一隔板122上设有上述第一连通孔121；

第二阻隔部13包括第二隔板132，第二隔板132上设有上述多个第二连通孔131；

第一隔板122与第二隔板132之间的距离不大于第一浮球11的直径。

具体而言，第一浮球11介于第一隔板122与第二隔板132之间，通过使第一隔板122与第二隔板132之间的距离不大于第一浮球11的直径，使得第一浮球11在浮力作用下仅可以朝向第一连通孔121上升，直至封堵第一连通孔121。

如此，避免了第一浮球11在两个隔板之间发生水平窜动，继而导致第一赌球与第一连通孔121发生错位，保证了第一浮球11在浮力作用下可封堵第一连通孔121。

进一步的，在上述结构的基础上，还可以在第一连通孔121的边缘设有上文中所述的密封沿123，使得当第一浮球11封堵第一连通孔121时，密封沿123的内壁可以与第一浮球11的表面紧密贴合，具有较大的接触面积，从而对气体以及液体起到良好的密封效果。

另外，还可以在第二隔板132上设置定位孔或定位槽，使得第一浮球11落于定位孔或定位凹槽中。

针对主阀20部分，如图1所示，主阀20内设有输液腔、缓冲腔203，缓冲腔203位于输液腔与排气腔103之间，且缓冲腔203的横截面积沿靠近排气腔103的方向逐渐缩小。

缓冲腔203的顶部设有排气孔，与排气阀10的排气通道102连通，由于缓冲腔203的横截面积沿靠近排气腔103的方向逐渐缩小，使得气流在排出过程中在缓冲腔203的顶部汇集，从而有利于将气流全部导入排气通道102内，避免气体残留，从而实现平稳、彻底的排除管路中的气体。

具体的，缓冲腔203的内壁可以设计为从下向上渐缩的弧面或斜面，从而有利于阀体内的气体在排气孔处汇集。

从整体结构上看，主阀20包括上阀体与下阀体，上阀体和下阀体通过法兰连接，具有制造简单、组装方便的特点。

从内部结构上看，主阀20的上阀体被设计成一个中间带有空腔的盖板，空腔内的空间形成缓冲腔203，空腔底部设有隔板，即第三隔板23；空腔顶部最高处设有排气孔，排气孔与排气阀10的排气通道102连通；优选的，主阀20的上阀体部分与排气阀10的下阀体分别设有螺纹接口，以实现螺纹连接。

主阀20的下阀体设有进液口201、出液口202、第二浮球21，根据出液口202的位置不同，主阀20包括如图8、图9两种结构，具体的，如图8所示的结构，主阀20的侧壁上分别设有进液口201与出液口202，出液口202采用侧出形式；

如图1、图6、图7所示的剖视图中，主阀20内设有第四隔板24，第四隔板24将主阀20内腔分隔为浮球区204与导流区205，且第四隔板24上设有过流孔241；

浮球区204与进液口201连通，导流区205与出液口202连通；

浮球区204内设有第二浮球21，且浮球区204在与过流孔241相对的一侧内壁上设有限位凸台22；

当浮球区204内无流体介质时，浮球抵在限位凸台22上，并在限位凸台22的支撑下向过流孔241一侧倾斜以封堵过流孔241；

当流体介质通过进液口201向进入浮球区204时，第二浮球21浮起，使导流区205与浮球区204通过过流孔241连通。

具体而言，第四隔板24位于主阀20的下阀体内，并将下阀体的内腔分为浮球区204与导流区205，浮球区204与进液口201连通，导流区205与出液口202连通，且进液口201与出液口202之间的夹角为180°。

第二浮球21位于浮球区204，浮球区204底部的内壁为半球形弧面，半球形弧面的曲率略大于第二浮球21的表面曲率；限位凸台22设置在浮球区204的侧壁上，其作用是使第二浮球21与过流孔241的边缘紧密贴合。

在采用上述主阀20的基础上，该浮球式排水阀可以采用上述实施例中的任意一种排气阀10。

该浮球式排水阀具体的工作步骤为：

当没有流体介质流入阀体时，第二浮球21由于自身重力作用落在浮球区204的底部，并受到限位凸台22卡位，第二浮球21的外壁贴紧过流孔241的边缘，而将过流孔241封闭，此时进液口201与出液口202完全隔断，相当于阀门处于关断状态；同时，第一浮球11由于自身重力作用落在第二隔板132上，阀体内部通过第三连通孔231、进气通道101、第二连通孔131、第一连通孔121、排气通道102与外部环境连通。

当向进液口201输入流体介质时，流体介质通过第二浮球21与浮球区204的内壁之间的间隙流入浮球区204的底部，由于第二浮球21为空心球体，当第二浮球21受到的浮力大于自身重力时，第二浮球21会随液面上浮，并逐渐将过流孔241露出，此时，流体介质能够通过过流孔241流入导流区205，经过导流区205后再通过出液口202流出阀门，即进液口201与出液口202连通，相当于阀门处于开启状态。流体介质的流向如图6中的实心箭头所示。

随着流体介质的流入，第二浮球21上浮后会受到第三隔板23的阻挡，被限制在第三隔板23的下表面；随着主阀20内液面的升高，流体介质会向上排出阀体内存留的空气，阀体内的空气依次通过第三连通孔231、进气通道101、第二连通孔131、第一连通孔121、排气通道102排出到外部环境中。空气的流向如图6中的空心箭头所示。

当流体介质充满主阀20，且液位继续升高进入排气阀10的中层空间时，由于第一浮球11为空心球体，当第一浮球11受到的浮力大于自身重力时，第一浮球11浮起，直到液位上升至设定高度时，第一浮球11会顶住第一连通孔121，并在密封沿123的配合下，将排气通道102完全封堵，该浮球式排水阀的工作状态如图7所示，此时，阀体内部与外界环境完全断开，阀体内的空气被排尽，或少量封存在排气阀10内，但不会在主阀20以及管路内产生气泡。排气完成后，阀体内部与外界环境完全断开，相当于是一个完全开启状态的阀门。

在另一种结构中，如图9所示，主阀20的侧壁上设有进液口201，主阀20的底壁上设有出液口202，主阀20的出液口202采用底出形式；

主阀20内设有第二浮球21，当主阀20内无流体介质时，第二浮球21封堵出液口202。

具体的，进液口201与出液口202之间的夹角为90°。

主阀20底部的内壁为半球形弧面，半球形弧面的曲率略大于第二浮球21的表面曲率，如此，使得当向进液口201输入流体介质时，流体介质可以通过第二浮球21与阀体内壁之间的间隙流入主阀20的底部，并在流体介质逐渐增多时，使得第二浮球21在浮力作用下上升，将出液口202完全打开。

在采用上述主阀20的基础上，该浮球式排水阀可以采用上述实施例中的任意一种排气阀10。

该浮球式排水阀具体的工作步骤为：

当主阀20内无流体介质时，第二浮球21在重力作用下落至主阀20的底部，并封堵出液口202；当主阀20内通入流体介质时，第二浮球21将在浮力作用下逐渐上浮，使得出液口202敞开，流体介质从出液口202一侧流出。

同时，通过管路设计使得进液流量大于出液流量，流体介质逐渐充满主阀20，并继续向上流动至排气阀10中，在这一过程中，主阀20内的气体从排气阀10内排出，直到排气阀10内的第一浮球11在浮力作用下抵压在排气通道102的入口形成封堵。

上述实施例中的浮球式排水阀均可以实现当有流体介质流入时自动开启阀门，无流体介质流入时自动关断阀门的功能，同时具有在流体介质流动过程中自动排除管路和阀体内的气体的功能。

在进行具体应用时，该浮球式排水阀可安装于容器底部或者管路系统的最低点，适用于需要间歇排水的开式容器或者管路，可以实现有液体时自动开启，无液体时自动关闭，并且运行时自动排气的功能，从而防止空气进入下游的管路，提高管道的利用率，尤其适用于下游管路系统中设置有循环泵的情况，此阀门可以有效防止循环泵出现气蚀现象。

相比于手动控制的阀门，该浮球式排水阀可节约人工，实现自动控制，同时可以减少阀门的使用。

相比于自动控制的阀门，该浮球式排水阀为纯机械结构，不需要驱动机构、控制器、传感器等配件，成本优势明显且可靠性更高。

通过以上描述可以看出，本发明实施例提供的浮球式排水阀利用浮力原理进行设计，具体在排气阀内设置第一浮球、进气通道、排气通道以及排气腔，在当流体介质进入排气腔并上升至一定高度时，使得第一浮球在浮力作用下上浮并抵在排气通道的入口处实现密封，为纯机械结构，原理简单，不需要驱动机构、控制器、传感器等配件，且成本低、可靠性强，同时也便于安装、维护。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种浮球式排水阀，其特征在于，包括主阀以及设置在所述主阀顶部的排气阀；

所述主阀用于输送流体介质；

所述排气阀设有排气腔、与所述排气腔连通的进气通道、排气通道，且所述排气腔内设有第一浮球；

所述进气通道与所述主阀的内腔连通；

当流体介质未进入所述排气腔时，所述排气通道敞开，所述主阀内部的气体依次通过所述进气通道、所述排气腔、所述排气通道排出；当流体介质通过所述进气通道进入所述排气腔，且液面到达设定高度时，所述第一浮球上浮并封堵所述排气通道；

所述主阀内设有输液腔、缓冲腔，所述缓冲腔位于所述输液腔与所述排气腔之间，且所述缓冲腔的横截面积沿靠近所述排气腔的方向逐渐缩小，所述缓冲腔的顶部设置有排气孔，所述排气孔与所述排气腔连通；

所述输液腔与所述缓冲腔之间设有第三隔板，所述第三隔板上设有多个第三连通孔；所述输液腔内设有第二浮球，所述第三隔板用于限制所述第二浮球进入所述缓冲腔。

2.如权利要求1所述的浮球式排水阀，其特征在于，所述排气阀内设有第一阻隔部与第二阻隔部，其中：

所述第一阻隔部位于所述第一浮球上方，并设有第一连通孔，所述第一连通孔与所述排气通道连通，且所述第一连通孔的直径小于所述第一浮球的直径；

所述第二阻隔部位于所述第一浮球下方，并设有多个第二连通孔，且所述多个第二连通孔与所述进气通道连通；

所述第一阻隔部与所述第二阻隔部形成限位空间，使所述第一浮球在浮力作用下朝向所述第一连通孔上升直至封堵所述第一连通孔。

3.如权利要求2所述的浮球式排水阀，其特征在于，所述第一阻隔部在所述第一连通孔的边缘设有密封沿，所述密封沿的内壁为弧面，且所述弧面的曲率与所述第一浮球表面的曲率相同。

4.如权利要求2或3所述的浮球式排水阀，其特征在于，所述第二阻隔部包括第二隔板与设置在所述第二隔板上的限位结构，所述限位结构用于限定所述第一浮球的运动，使所述第一浮球在浮力作用下朝向所述第一连通孔上升直至封堵所述第一连通孔；

所述多个第二连通孔设于所述第二隔板上。

5.如权利要求2或3所述的浮球式排水阀，其特征在于，所述第二阻隔部上还设有定位孔，且所述定位孔的直径小于所述第一浮球的直径；

或者，所述第二阻隔部上还设有定位槽，且所述定位槽的内壁为弧面，且所述弧面的曲率与所述第一浮球表面的曲率相同。

6.如权利要求2或3所述的浮球式排水阀，其特征在于，所述第一阻隔部包括第一隔板，所述第一隔板上设有所述第一连通孔；

所述第二阻隔部包括第二隔板，所述第二隔板上设有所述多个第二连通孔；

所述第一隔板与所述第二隔板之间的距离不大于所述第一浮球的直径。

7.如权利要求5所述的浮球式排水阀，其特征在于，所述第二阻隔部设有定位孔，且所述进气通道的轴线与所述定位孔的轴线重合。

8.如权利要求1所述的浮球式排水阀，其特征在于，所述排气阀包括上阀体、中阀体、下阀体，其中：

所述排气通道位于所述上阀体内；

所述第一浮球位于所述中阀体内；

所述进气通道位于所述下阀体内；

所述上阀体与所述中阀体之间可拆卸连接，所述中阀体与所述下阀体之间可拆卸连接。

9.如权利要求1所述的浮球式排水阀，其特征在于，所述主阀的侧壁上设有进液口与出液口；

所述主阀内设有第四隔板，所述第四隔板将所述主阀内腔分隔为浮球区与导流区，且所述第四隔板上设有过流孔；

所述浮球区与所述进液口连通，所述导流区与所述出液口连通；

所述浮球区内设有第二浮球，且所述浮球区在与所述过流孔相对的一侧内壁上设有限位凸台；

当所述浮球区内无流体介质时，所述浮球抵在所述限位凸台上，并在所述限位凸台的支撑下向所述过流孔一侧倾斜以封堵所述过流孔；

当流体介质通过所述进液口进入所述浮球区时，所述第二浮球浮起，使所述导流区与所述浮球区通过所述过流孔连通。

10.如权利要求1所述的浮球式排水阀，其特征在于，所述主阀的侧壁上设有进液口，所述主阀的底壁上设有出液口；

所述主阀内设有第二浮球，当所述主阀内无流体介质时，所述第二浮球封堵所述出液口。

Images