CN1139980A - 复合动作式无水冲击止回阀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是在切断对泵的输入时，在流路内排出方向的流体失去惯性停止时，阀门和阀座以及其周围所形成的流路形状使阀门基本座合在阀座上，这样的无水冲击止回阀装置从根本上解决了未解决的技术问题，在简单明了的结构基础上，在所定最大流量时由阀阻力引起的损失减少，能够很容易地适应流动状态的急剧变化、阀关闭动作不迟缓，而且在阀座合时与阀座一致地靠紧，防止水冲击的合理的无水冲击止回阀装置。在无水冲击止回阀装置中，通过阀门支承轴6，阀门4保持所需的转动自由度而由托座5连接，同时托座5通过阀门支承轴7与阀壳1连接，在阀打开时，由于施加使阀门4绕阀门支承轴6为中心转动的作用力，阀门4在流路中保持浮动状态，所以阀门上游侧端部4a和托座上游侧端部5a总是处于首先接触的状态，在阀关闭过程中，阀门下游侧端部4b首先与阀座3接触，在其后的阀座合行程中，阀门4的整个面与阀座3相一致地靠紧，由此可防止由于逆流而引起水冲击。

Description

复合动作式无水冲击止回阀装置
技术领域：
本发明有关无水冲击止回阀装置，该装置装在供水管道中，当供水中突然中断泵的能源时，能够确切安全地防止由于管内水的逆流而引起的水冲击。而且，本说明书中，“水”一词代表流体的统称。而且，“上游侧”、“下游侧”、“入口”、“出口”等词都是表示以正常流动(不是逆流)作为基准的位置方向。
技术背景：
供水管道中所设置的止回阀装置不能跟随泵停止时管内急剧的流体流速变化，当流体逆流过程中阀门结合到阀座时，在阀下游侧会产生水冲击现象而引起重大事故。以前，作为防止发生这种水冲击的止回阀装置，有例如特公昭40-3654号“无水冲击扬水装置”、特公昭51-25930号“无水冲击扬水装置的改进”、特公昭63-60274号“振摆型无水冲击止回阀装置”等一系列发明(下面将这些发明统称为“先有发明”)。众所周知，这些发明都得到了广泛的应用，而本发明是有关这些先有发明无水冲击止回阀装置的改进装置。
作为传统技术的先有发明无水冲击止回阀装置，是不同于以前一般的有关防止水冲击的模糊技术思想(采用控制装置的对症方法，该控制装置可以在逆流冲击阀门时使阀门设置在阀座上并降低阀门的运动，或者采用自动阀或调压水箱的对症方法，该自动阀或调压水箱可以避开、缓冲由于水冲击而引起的压力上升)，而是基于更清晰的技术思想。具体而言，设计阀门以及其附近形成的流路形状使得当泵的输入中断后管道内排出方向的流体失去惯性停止时阀门座合在阀座上，从而阻止管内水逆流的发生，可靠地断绝水冲击发生的原因，进行根本的改进，这很容易从先有发明公报说明书的记述中了解到。图15所例示的先有发明无水冲击止回阀装置构造成尽可能多消除阻碍阀门关闭运动的因素，并可由阀门自重使其下降而进行恰当的阀关闭动作，而且如果有若干误差，则可以由施加重锤、弹簧等的作用力而进行其修正，基本可以达到防止水冲击的目的。
但是，即使在先有发明的无水冲击止回阀装置中，当技术人员在实施其基本技术时，还是会遇到如下的技术问题。
(A)阀门和托座固定在一起与阀壳连接的结构，如果不进行特殊高精度的加工制作，则阀门座合时阀门难以紧合地配置在阀座上。
(B)为了使制作容易，虽然在阀门和托座被简单地作成两个分开的部件连接在阀壳上时，即在阀门简单地连接在托座上，使其间保持所需的间隙(间隙)，而托座与阀壳连接时，能够实现阀座合面的贴紧，但同时也带来新的问题。即：由于阀门不稳的摆动现象，缺乏阀门向阀座座合时间的一致性，经常是阀门的上游侧端部首先以斜的方向与阀座摩擦而座合，有时会发生相撞，妨碍平稳的运动(以下说明中，称为“斜座合·相撞”)，不仅会损伤阀门与阀座，而且因其允许座合前的逆流甚至会诱发水冲击现象。这个问题随着无水冲击止回阀装置的大型化会更显著。为了减轻此“斜座合·相撞”的弊病，也提出了如可能在阀座面延长线上设置托座支承轴的方法，但是也带来了为确保该托座支承轴的安装位置而设计受到限制，另外特别是大型化时，还有难以精密加工及组装的困难。
以上(A)和(B)所述的问题综合了各种复杂情况，事实上至今，这些问题也认为不容易解决，即使是在先有发明的无水冲击止回阀装置中，也还有未解决的技术。本发明从根本上解决了这些未解决的技术问题，同时，进一步构成了能够得到最佳阀门动作状态的合理结构，目的在于得到设计及制作简单并且经济性高的无水冲击止回阀装置。
发明的说明
为了达到上述的目的，本发明中，采用如此形成的机构，使得阀中的阀门在阀关闭时形成两步关闭操作，即首先阀门的下游侧端部先与阀座接触，然后再全面座合这样两个步骤(复合动作)，由此产生各种画时代的效果。参照所示一实施例的图1～图3说明本发明。在扬水泵(省略图示)的排出配管的适当位置，在入口管道11及出口管道12之间安装的复合动作式无水冲击止回阀装置的阀壳1中，安装阀壳盖2，形成从入口流路a到出口流路b的流路。通过阀门支承轴6，阀门4保持所需的转动自由度与托座5嵌合连接，并且，通过托座支承轴7，托座5与阀壳1配合连接，阀门4在对流路a→b方向倾斜设置的阀座3的出口侧能自由摇动。以上所述中，为了提高对流动变化的适应性，尽可能使阀门4及托座5的惯性质量小、同时作成流动阻力小的形状，而且，包含阀门4以及托座5的阀整体的重心位于托座支承轴7的下游侧，使得由于其自重而产生对阀关闭方向的作用力，即：形成阀关闭力。而且，该阀关闭力的大小设定为：和阀全开时从规定的最大流量的流动所受到的即阀打开方向的作用力相平衡，即：阀关闭力大小与阀打开力的大小相平衡。而且，在本实施例中，因为阀门支承轴6是设置在阀门4中心的下游侧，所以阀开时排出方向流动的压力产生使阀门上游侧端部4a总是与托座上游侧端部5a接触的阀门转动作用力(图中是以阀门支承轴6为中心的顺时计转动方向的作用力)。
在上述实施例的复合动作式无水冲击止回阀装置中，如图1所示，在阀打开时，阀门4位于围绕流过它的流体流中(以下说明称为“围绕流路”)，在阀打开力和阀关闭力平衡的基础上而保持浮动状态，所以即使流动开始突然减速，也基本能够同时开始阀关闭动作。在本实施例中，特别是托座支承轴7的位置，也可以不在阀座面延长线上，例如假设是图1所示的托座支承轴7的位置，与传统技术的无水冲击止回阀装置相比，因为阀门4的位置更靠近流路中央，所以，能够接近理想的围绕流路。另外，根据观察可知，该阀打开时由流水对阀门4的压力成为使阀门转动的作用力，阀门上游侧端部4a与托座上游侧端部5a接触。
其次，当由于管内流体减速而阀门4进行关闭动作接近阀座3时，如图2所示，首先阀门下游侧端部4b与阀座3接触(至此为阀关闭动作行程)，然后，如图3所示，阀门上游侧端部4a离开托座上游侧端部5a，阀门4的整个面与阀座3接触座合(阀座合行程)。因为有该二个行程的阀关闭过程，所以称本发明为“复合动作式”，而且也解决了前述传统问题的阀门上游侧端部4a部分与阀座3优先接触而引起的“斜座合相撞”的弊病，形成平稳的座合。因此阀门4相对于阀门支承轴6有适当的运动自由度，所以在阀座面上能够得到相一致的贴紧。这里，作为本发明一实施例，根据图1～图3所示的结构，能够明快经济地解决前述未解决的课题。
图的简单说明：
图1是本发明一实施例的纵剖面图，表示阀全开附近的状态。
图2是本发明一实施例的纵剖面图，表示阀刚开始座合行程前的状态。
图3是本发明一实施例的纵剖面图，表示阀座合的状态。
图4是本发明另一实施例的纵剖面图，表示阀全开附近的状态。
图5是本发明另一实施例的纵剖面图，表示阀全开附近的状态。
图6是本发明另一实施例的纵剖面图，表示阀刚开始座合行程前的状态。
图7是本发明另一实施例的纵剖面图，表示阀座合的状态。
图8是本发明另一实施例的纵剖面图，表示阀全开附近的状态。
图9是本发明另一实施例的纵剖面图，表示阀全开附近的状态。
图10是本发明另一实施例的纵剖面图(局部侧视图)，表示阀刚开始座合行程前的状态。
图11是本发明另一实施例的纵剖面图(局部侧视图)，表示阀刚开始座合行程前的状态。
图12是本发明另一实施例的纵剖面图(局部侧视图)，表示阀开始座合行程前的状态。
图13是用在图10所示实施例中的制动装置的纵剖面图。
图14是用在图11以及图12所示实施例中的制动装置的纵剖面图。
图15是传统技术的无水冲击止回阀装置的纵剖面图。
实施本发明的最佳形式
通过以上的说明，本发明的复合动作式无水冲击止回阀装置，能够得到防止水冲击的显著效果，而且，在本发明的要点上进行扩展、增加各种结构的变化、引用传统技术，可以适应实施上的各种要求。例如，图1～图3所示结构的复合动作式无水冲击止回阀装置，由于流水施加在阀门4上的压力，产生阀门转动作用力(图中是以阀门支承轴6为中心的顺时针转动方向的作用力)，其它如图5～图7所示，由于阀门支承轴6设置在阀门4重心的上游侧，因而阀门4的自重能够形成产生阀门转动作用力。(图5表示阀在全开附近状态、图6为阀即将座合行程之前的状态，图7是阀座合的状态。其运动状态与图1～图3的情况基本相同)。而且，为了不受流路中的强大的湍流、偏流的影响而确保确切的阀门转动作用力，如图8的一实施例所示，阀门4和托座5之间设置弹簧8，增加阀门转动作用力，或者也可以只用弹簧8产生阀门转动作用力。
而且，本发明的复合动作式无水冲击止回阀装置，由于极大地减少了阻碍阀关闭的因素(使阀门4和托座5的质量小、调整形状、使得尽量减少惯性阻力和形状阻力)，所以，即使仅由阀门4和托座5的自重而引起的下降也能够进行所需的阀关闭动作，能够与管内流体减速的快慢同步，发挥了没有随动滞后的阀关闭性能，而且在更为恶劣的条件下，例如在到逆流开始的时间非常短的情况下，如图4以及图9的实施例所示，为了自由调整该阀关闭力的大小，阀关闭部件9(重锤、弹簧等)与固定侧和阀门4或托座5之间连接，从而作用阀关闭力，而且，通过适当调整连接阀关闭部件9支点的相关位置，在阀门全开位置附近，可获得所需最小限的阀关闭力、减小由阀门的阻力引起的损失，在阀关闭附近，可获得所需最大限的阀关闭力，从而形成所希望的进一步的关闭动作。而且，图4中所示的例子是：在阀门4与托座5之间设置弹簧，以作为为了防止当阀门4在制作组装时意外摇动时，阀门上游侧端部4a与阀座3接触而损伤该上游端4a的安全对策。
而且，在更特殊的条件下，例如在给水状况不稳定而难于确定固定的阀关闭力的这种困难情况下，为了处理阀座合时间的偏差，通过设置本发明“权利要求”5中所述的制动装置10作为辅助机构，能够期望完善地防止水冲击。因为该制动装置本身是传统技术，所以省略其构造的详细说明，在本发明中，作为修正阀座合同步偏差的辅助机构应用的制动装置，与一般传统的“阻尼器式缓关闭止回阀”比较，是结构紧凑的制动装置，而且，在阀门座合操作开始前后，该制动装置的作用是有效的，即在阀门下游侧端部4b与阀座3接触的前后有效。图10表示的是制动装置10设置在阀壳1外侧的实施例，图13所示的是该制动装置局部的实施例，图11～图12是制动装置10设置在阀壳1内侧的实施例，图14是该制动装置局部的实施例。图13表示的是简单地利用调整螺钉等微调制动开始操作时间的微调的方法。
而且，对于阀门支承轴6，可以引用传统技术的各种形式的结构。图1～图12所示的结构是构成阀门支承轴6的轴线和托座支承轴7的轴线平行的结构，另外，例如在阀门支承轴6的配合处设置间隙，将阀门支承轴6作成万向连轴节式构造，(阀门4的运动当然限制在规定的范围内)，使阀门4不仅可绕托座支承轴7摇动、而且能够在以阀座面作为基准进行运动。上述装置都是在阀关闭动作时，使阀门4保持正确的关闭状态，万一座合的瞬间座合面有异物时，阀门支承轴6的运动自由度发挥作用，起到了保护作为重要部件的阀门支承轴6的效果。而且，因为托座支承轴7不一定非要设置在阀座面的延长线上，所以可以进行灵活的设计，也容易铸造成形。另外，在本发明思想的范围内可以进行各种设计的变化，本发明并不限定上述实施例。
工业利用的可行性
如上所述，本发明在简单明了的构造基础上，解决了传统的无水冲击止回阀装置中未解决的课题，而且利用简单易行并且经济的技术手段，在所定最大流量时，使阀阻力产生的损失减少，很容易适应流动状态的急剧变化，阀关闭动作不会滞后，而且在阀座合时也没有“斜座合、相撞”，与阀座相一致地贴紧，实现了画时代的复合动作式无水冲击止回阀装置。特别是容易适应大口径、大型化，在设计、制作、维护管理等广泛方面都可以举出优秀的成果，与统动技术相比，具有极其显著的实施效果。

Claims (5)

1.一种复合动作式无水冲击止回阀装置，在切断对泵的输入时，在流路内排出方向的流体失去惯性停止时，阀门(4)和阀座(3)以及其周围形成的流路形状使得阀门(4)基本座合在阀座(3)上，其特征在于：在这样的无水冲击止回阀装置中，通过阀门支承轴(6)，阀门(4)保持所需的转动自由度与托座(5)连接，并且，通过托座支承轴(7)，托座(5)与阀壳(1)连接，在阀打开时，由于施加使阀门(4)以阀门支承轴(6)为中心转动的作用力，阀门(4)在流路中保持浮动状态，使得阀门上游侧端部(4a)与托座上游侧端部(5a)总是首先接触，而在阀关闭运动行程中，阀门下游侧端部(4b)首先与阀座(3)接触，在其后的阀座合行程中，阀门(4)的整个面相一致地贴紧在阀座(3)上，构成防止由于逆流而引起水冲击的结构。
2.如权利要求1所述的复合动作式无水冲击止回阀装置，其特征在于：由于阀门支承轴(6)设置在阀门(4)中心的下游侧，所以排出方向流动的压力成为使阀门(4)以阀门支承轴(6)为中心在阀门上游侧端部(4a)和托座上游侧端部(5a)接触方向转动的施加作用力的力源。
3.如权利要求1所述的复合动作式无水冲击止回阀装置，其特征在于：由于阀门支承轴(6)设置在阀门(4)重心的上游侧，所以阀门(4)的自重成为使阀门(4)以阀门支承轴(6)为中心在阀门上游侧端部(4a)和托座上游侧端部(5a)接触方向旋转的施加作用力的力源。
4.如权利要求1所述的复合动作式无水冲击止回阀装置，其特征在于：由于在阀门(4)和托座(5)之间设置弹簧(8)，所以，弹簧力成为使阀门(4)以阀门支承轴(6)为中心在阀门上游侧端部(4a)和托座上游侧端部(5a)接触方向旋转的施加作用力的力源。
5.如权利要求1～4任一所述的复合动作式无水冲击止回阀装置，其特征在于：设置有为了制动在阀座合行程中阀门(4)以及托座(5)转动的制动装置(10)。
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