CN116697070B - 一种农田水利管道充气式复合启闭阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种农田水利管道充气式复合启闭阀，包括主阀管件、闸阀组件、辅阀管件、气动执行单元、缓冲单元和控制单元，主阀管件的上游管段与辅阀管件的前管之间通过第一连通管相互连通，主阀管件的主管段与辅阀管件的前管之间通过第二连通管连通，分别在前管内腔的前侧和后管内腔的后侧，安装有对称的缓冲机构，闸阀组件包括截止闸阀和切换闸阀，分别连接气动执行单元，控制单元用于控制气动执行单元按照以下时序分别对截止闸阀和切换闸阀实现启闭动作。复合启闭阀在开启和闭合时，都可以根据控制复合阀先后时序，从而消除正反水锤效应，能够有效解决水锤问题，保护管道和设备，实现精确控制水流，节能环保，并确保稳定供水。

Description

一种农田水利管道充气式复合启闭阀

技术领域

本发明属于充气式阀门技术领域，具体涉及一种农田水利管道充气式复合启闭阀。

背景技术

充气式启闭阀是一种较为普遍且实用的阀门类型，具有简单可靠、易于控制等特点，在特定的应用场景下发挥着重要作用，其主要特点是通过气体充气来实现启闭操作。充气式启闭阀广泛应用于各类管道系统中，特别是对于需要远程控制或自动控制的场景。例如，水利工程、污水处理、工业管道等领域都可以采用充气式启闭阀。一般情况下，充气式启闭阀的结构主要包括以下几个部分： 主阀体：充气式启闭阀的主体部分，通常由金属或其他耐腐蚀材料制成，用于连接管道；气动执行单元：这是充气式启闭阀的关键部件，通过气压的充放来实现阀门的启闭动作。典型的气动执行单元包括气动活塞和相关的控制阀；气囊或气压罐：气囊或气压罐是储存气体的部件，用于提供动力给气动执行单元。当气囊充气时，产生的气压会推动气动活塞实现阀门的开启，反之，气囊放气则使阀门关闭；控制盒：控制盒用于控制气动执行单元的操作，通常包含控制器、电磁阀等元件。通过控制盒，可以实现手动或自动地对阀门进行开关控制。

然而现有的充气式启闭阀具有控制和操作上的优势外，还存在如下问题：

水锤效应未直接消除：现有充气式启闭阀在启闭过程中，尽管可以通过控制气动执行单元的启闭速度来减缓阀门的动作，但并未直接消除水锤效应。水锤产生的主要根源是阀门启闭过程和泵的启闭过程，充气式启闭阀只能在一定程度上缓解水锤现象，无法从根本上解决水锤问题。

需要独立的水锤消除器：由于现有充气式启闭阀无法直接消除水锤效应，通常需要在管道中额外装配独立的水锤消除器。这增加了管道系统的复杂性和成本，并且需要更多的空间来安装这些额外的设备。

局部覆盖问题：因为充气式启闭阀和独立的水锤消除器只能局部解决水锤问题，导致无法覆盖整个管道各部分。如果管道较长或复杂，可能仍会有其他部位产生水锤，从而对管道和设备造成潜在的损坏。

操作复杂性：同时操作充气式启闭阀和独立的水锤消除器可能增加了操作的复杂性和技术要求，对工程人员的培训和操作管理提出了更高的要求。

由于现有的充气式启闭阀未能直接消除水锤效应，需要依赖独立的水锤消除器来应对问题，需要进一步研究和改进。

发明内容

针对现有启闭阀不具有直接消除水锤效应的功能，需要在管道中装配独立的水锤消除器的问题，本发明提供一种农田水利管道充气式复合启闭阀。

本发明解决其技术问题的方案是：采用一种农田水利管道充气式复合启闭阀，包括主阀管件、闸阀组件、辅阀管件、气动执行单元、缓冲单元和控制单元，主阀管件包括主管段、上游管段和下游管段，闸阀组件包括截止闸阀和切换闸阀，辅阀管件包括中管、前管、后管、第一连通管和第二连通管，主管段与下游管段之间连接有截止闸阀，主管段与上游管段之间连接有切换闸阀，上游管段和下游管段的端部分别通过法兰连接上下游管道，中管与后管之间连接有截止闸阀，中管与前管之间连接有切换闸阀，上游管段与前管之间通过第一连通管相互连通，主管段与前管之间通过第二连通管连通，分别在前管内腔的前侧和后管内腔的后侧，安装有对称的缓冲机构；截止闸阀和切换闸阀分别连接气动执行单元，控制单元用于控制气动执行单元按照以下时序分别对截止闸阀和切换闸阀实现启闭动作：启阀前，保持截止闸阀和切换闸阀为闭合状态，启阀时，首先控制开启截止闸阀，一段时间后，再控制开启切换闸阀；闭阀前，保持截止闸阀和切换闸阀为开启状态，闭阀时，首先控制关闭切换闸阀，一段时间后，再控制关闭截止闸阀。

优选地，截止闸阀和切换闸阀都包括闸板轨道槽，闸板轨道槽从主阀管件延伸至辅阀管件的内腔，且在闸板轨道槽内匹配套装有闸板，闸板的下方连接有阀杆，阀杆从阀体一侧引出，在闸板轨道内侧套装有密封垫，阀杆与阀体穿孔之间密封安装有密封套，所述气动执行单元用于分别控制各阀杆伸缩移动。

进一步优选地，在每个阀杆的外端，分别有固定连接于阀体上的气压罐，且分别在气压罐内匹配套装有气动活塞，各阀杆的外端连接于气动活塞的中心；在所述气压罐的末端固定有封板，在封板与气动活塞之间套装有活塞顶簧。

优选地，气动执行单元包括固定罩，固定罩固定于两根气压罐的外侧，固定罩位于两个气压罐之间的部分存在内腔，在该内腔中套装有密封的气囊，在固定罩的外壳上分别设置有充气嘴和排气口，该充气嘴和排气口分别连通于气囊内腔中；位于各气压罐内的气动活塞，将相应的气压罐分离为上部的气压室和下部的弹簧室，位于上游侧气压罐的气压室通过第一供气嘴与所述气囊连通，位于下游侧气压罐的气压室通过第二供气嘴与气囊连通，所述第一供气嘴和第二供气嘴分别安装有电磁阀第一电磁阀和第二电磁阀，控制器分别控制第一电磁阀和第二电磁阀启闭，用于分别控制向上游侧气压罐和下游侧气压罐的气压室内充气，在上游侧气压罐的气压室侧壁还安装有第一排气嘴，在下游侧气压罐的气压室侧壁还安装有第二排气嘴，第一排气嘴和第二排气嘴分别安装有电磁阀第三电磁阀和第四电磁阀，控制器分别控制第三电磁阀和第四电磁阀启闭，用于分别控制上游侧气压罐和下游侧气压罐的气压室排气。

优选地，在固定罩的外侧固定有控制单元，控制单元内固定安装有控制器，蓄电池和微型充气泵，微型充气泵的充气口连接于所述充气嘴，在固定罩外侧设置启闭开关，启闭开关的信号线与控制器的控制输入端连接，和/或在控制器的信号输出端连接无线收发模块，用于接收远端控制指令，或向外发送阀门状态信息，远端控制指令可以来源于遥控器，或手机APP或后台服务器等途径的一种或几种方式。

优选地，在所述气囊内侧或输出管路上，安装有气压传感器，气压传感器的信号线与控制器的信号输入端连接，控制器通过检测气压传感器的压力信号数值，用于实时启动微型充气泵向气囊内充入额定压力，确保气囊内具有储备气压。

优选地，所述缓冲机构是分别在前管和后管的管腔中自内向外依次套装有缓冲活塞和缓冲弹簧，位于缓冲活塞前侧区域为缓冲腔。

优选地，所述缓冲机构是分别在前管和后管的管腔中自内向外依次套装有缓冲活塞和调频活塞，缓冲单元包括缓冲活塞、调频活塞、缓冲腔、弹簧腔、气控腔、缓冲弹簧、密封端盖。位于缓冲活塞前侧区域为缓冲腔，位于缓冲活塞和调频活塞之前的区域为弹簧腔，位于调频活塞后侧的区域为气控腔，在弹簧腔内套装有缓冲弹簧，在气控腔的外端固定有密封端盖。

优选地，在密封端盖的中部设置有气孔，两端的密封端盖气孔通过连通管相互连通。

优选地，控制器仅通过控制一个充气电磁阀向下游侧的气压室内充气，下游侧的气压室与上游侧的气压室通过管道连通，上游侧的气压室的排气口安装排气电磁阀，排气电磁阀也被控制器控制。

本发明的有益效果：复合启闭阀在开启和闭合时，都可以根据控制复合阀先后时序，从而消除正反水锤效应，能够有效解决水锤问题，保护管道和设备，实现精确控制水流，节能环保，并确保稳定供水。这将对农田水利工程的运行和维护产生积极的影响。

1. 消除水锤效应：该复合启闭阀的主要目的是消除水锤效应。水锤是由于流体突然变动引起的压力波动，可能导致管道、阀门和设备的损坏。通过复合启闭阀中的缓冲机构和逐步启闭动作，能够在开启时消除正水锤和在关闭时消除负水锤，有效降低或消除水锤带来的冲击力。

2. 保护管道和设备：水锤效应会对管道和设备造成严重的冲击，可能导致管道破裂、设备损坏甚至爆裂。通过消除水锤效应，复合启闭阀能够保护农田水利管道和相关设备，延长其使用寿命，降低维修成本。

3. 远程控制和监测：复合启闭阀配备了控制器和无线收发模块，可以通过遥控器、手机APP或后台服务器等方式进行远程控制，提高操作便捷性。同时，通过气压传感器实时监测气囊内的气压，确保气囊内具有储备气压，保证复合启闭阀的正常工作。

4. 节能环保稳定供水：复合启闭阀采用气动执行单元，能够在启闭过程中有效利用储备气压，减少能源消耗，达到节能环保的效果。通过精确控制水流和消除水锤效应，复合启闭阀能够实现稳定供水，保证农田灌溉和水利工程的正常运行。

5. 快速消除水击波：复合启闭阀中的缓冲机构能够快速消除由于开启和关闭操作而产生的水击波，避免对管道和设备造成损坏。

附图说明

图1是本发明复合启闭阀的立体结构示意图之一。

图2是本发明复合启闭阀的立体结构示意图之二。

图3是图1的正视图。

图4是图3的侧视图；。

图5是图4中A-A剖面结构示意图。

图6是复合阀启闭阀的启闭过程演示图。

图7是一种气压室联动控制关系示意图。

图8是复合启闭阀的自动控制框图。

图中标号：主阀管件1，主管段11，上游管段12，下游管段13，法兰14，闸阀组件2，截止闸阀21，切换闸阀22，闸板23，阀杆24，密封套25，气压罐26，气动活塞27，活塞顶簧28，封板29，辅阀管件3，中管31，前管32，后管33，第一连通管34，第二连通管35，气动执行单元4，固定罩41，充气嘴42，排气口43，气囊44，第一供气嘴45，第二供气嘴46，气压室47，第一排气嘴481，第二排气嘴482，连通管49，缓冲单元5，缓冲活塞51，调频活塞52，缓冲腔53，弹簧腔54，气控腔55，缓冲弹簧56，密封端盖57，控制单元6。

实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：一种农田水利管道充气式复合启闭阀，主要针对现有启闭阀不具有直接消除水锤效应的功能的问题而设计，该复合启闭阀主要包括主阀管件1，闸阀组件2，辅阀管件3，气动执行单元4，缓冲单元5和控制单元6等结构部分。

具体地，如图1所示，主阀管件1包括主管段11、上游管段12和下游管段13，其中，主管段11与下游管段13之间连接有截止闸阀21，主管段11与上游管段12之间连接有切换闸阀22，上游管段12和下游管段13的端部分别通过法兰14连接上下游管道。

如图1和图5所示，闸阀组件2包括截止闸阀21和切换闸阀22，以及气压罐26等结构。

如图2所示，辅阀管件3包括中管31、前管32、后管33、第一连通管34和第二连通管35，其中，中管31与后管33之间连接有截止闸阀21，中管31与前管32之间连接有切换闸阀22。上游管段12与前管32之间通过第一连通管34相互连通，主管段11与前管32之间通过第二连通管35连通。

如图5所示，截止闸阀21和切换闸阀22都包括闸板轨道槽，闸板轨道槽从主阀管件1延伸至辅阀管件3的内腔，且在闸板轨道槽内匹配套装有闸板23，闸板23的下方连接有阀杆24，阀杆24从阀体一侧引出。在闸板轨道内侧套装有密封垫，阀杆与阀体穿孔之间密封安装有密封套25。

在每个阀杆24的外端，分别有固定连接于阀体上的气压罐26，且分别在气压罐26内匹配套装有气动活塞27，各阀杆24的外端连接于气动活塞27的中心。

在所述气压罐26的末端固定有封板29，在封板29与气动活塞27之间套装有活塞顶簧28。

如图3、图4和图5所示，气动执行单元4包括固定罩41，其中，固定罩41固定于两根气压罐26的外侧，固定罩41位于两个气压罐26之间的部分存在内腔，在该内腔中套装有密封的气囊44。

在固定罩41的外壳上分别设置有充气嘴42和排气口43，该充气嘴42和排气口43分别连通于气囊44内腔中。在固定罩的外侧固定有控制单元6，控制单元6内固定安装有控制器，蓄电池和微型充气泵，微型充气泵的充气口连接于所述充气嘴42。在固定罩41外侧设置启闭开关，如图8所示，启闭开关的信号线与控制器的控制输入端连接，和/或在控制器的信号输出端连接无线收发模块，用于接收远端控制指令，或向外发送阀门状态信息，远端控制指令可以来源于遥控器，或手机APP或后台服务器等途径的一种或几种方式。

同时，在所述气囊44安装有压力检测部件，例如在气囊内侧或输出管路上，安装有气压传感器，气压传感器的信号线与控制器的信号输入端连接，控制器通过检测气压传感器的压力信号数值，用于实时启动微型充气泵向气囊44内充入额定压力，确保气囊内具有储备气压。

位于各气压罐26内的气动活塞27，将相应的气压罐26分离为上部的气压室47和下部的弹簧室，位于上游侧气压罐的气压室（与切换闸阀22位置对应），通过第一供气嘴45与所述气囊44连通，位于下游侧气压罐的气压室（与截止闸阀21位置对应），通过第二供气嘴46与气囊44连通，所述第一供气嘴45和第二供气嘴46分别安装有电磁阀第一电磁阀和第二电磁阀，控制器分别控制第一电磁阀和第二电磁阀启闭，用于分别控制向上游侧气压罐和下游侧气压罐的气压室内充气。同时，在上游侧气压罐的气压室侧壁还安装有第一排气嘴481，在下游侧气压罐的气压室侧壁还安装有第二排气嘴482，第一排气嘴481和第二排气嘴482分别安装有电磁阀第三电磁阀和第四电磁阀，控制器分别控制第三电磁阀和第四电磁阀启闭，用于分别控制上游侧气压罐和下游侧气压罐的气压室排气（上述第一至第4电磁阀的连接形式，也可以简化为实施例2的结构形式）。

分别在所述前管32和后管33的管腔中，分别套装有缓冲机构。

所述缓冲机构是分别在前管32和后管33的管腔中自内向外依次套装有缓冲活塞51和缓冲弹簧56，位于缓冲活塞51前侧区域为缓冲腔53。

或者，所述缓冲机构是分别在前管32和后管33的管腔中自内向外依次套装有缓冲活塞51和调频活塞52，如图5所示，缓冲单元5包括缓冲活塞51、调频活塞52、缓冲腔53、弹簧腔54、气控腔55、缓冲弹簧56、密封端盖57。位于缓冲活塞51前侧区域为缓冲腔53，位于缓冲活塞51和调频活塞52之前的区域为弹簧腔54，位于调频活塞52后侧的区域为气控腔55，在弹簧腔54内套装有缓冲弹簧56，在气控腔55的外端固定有密封端盖57。

进一步地，还可以在密封端盖57的中部设置有气孔，两端的密封端盖气孔通过连通管49相互连通。

上述方案在使用时，通过控制截止闸阀21和切换闸阀22启、闭时序，能够在开启时消除正水锤和关闭时消除负水锤的作用。

在启阀过程中，通过手触按键，或者通过远程无线控制所述控制器，控制器按照一定的时间差，先后分别控制第二供气嘴46（下游侧供气嘴）和进而控制第一供气嘴45（上游侧供气嘴），将气囊44内储备气体按照设置的时间差分步充入下游侧气压罐的气压室和上游侧气压杆的气压室内，从而分别驱动相应的气动活塞27向下移动，各气动活塞27分别通过相应的阀杆24带动各闸板23向下移动。如图6所示，当下游侧闸板逐渐向下移动过程中（截止闸阀21的开启过程），水流压力出现持续变化，此时由于水流经过辅阀管件3才能进入主阀管件1内，利用辅阀管件3的缓冲就机构，具体是分别利用两段的缓冲腔53、缓冲活塞51和缓冲弹簧56的运动，实现消能作用，快速消除水流因开启而形成的正向水击波。

当上游侧闸板23逐渐向下移动时（切换闸阀22的开启过程），如图5所示，可以对主阀管件1进行开启动作，实现由主阀管件1正常供水。在正常供水过程中，因任何因素造成水外锤和浪涌时，从上游管段12的水压会通过第一连通管34传递至缓冲活塞51，进而利用缓冲弹簧56实现拨动，这种拨动具有消能作用，能够消除正常输水过程中水管内水压拨动问题。

当两侧缓冲机构通过连通管49相互连通时，因一侧缓冲活塞的拨动，还会通过连通管49将气压传递至另一侧缓冲活塞的拨动，实现联体状态下的消能作用。由于充气过程需要消耗时间，所以上述截止闸阀21和切换闸阀22先后开启也需要时间，使得各闸板开启速度较低，双阀配合实现管道压力平稳过渡，避免因水锤效应造成对管道或阀的破坏性。

在闭阀过程中，通过手触按键，或者通过远程无线控制所述控制器，按照一定时间差，先后分别控制第一排气嘴481和第二排气嘴482排气。当第一排气嘴481排气后，使得上游侧气压罐的气压室压力变小，从而在活塞顶簧28的作用下，气动活塞27被向上顶升，通过阀杆24驱动相应的闸板23向上移动（切换闸阀22的闭合过程），首先对上游侧截止，即首先对主管段11与上游管段12截止。

当第二排气嘴482排气后，使得下游侧气压罐的气压室压力变小，从而在活塞顶簧28的作用下，气动活塞27被向上顶升，通过阀杆24驱动相应的闸板23向上移动（截止闸阀21的闭合过程），完成对下游侧截止，即稍后对主管段11与下游管段13截止。

由于上游管段12与前管32通过第一连通管34连通，主管段11与中管31通过第二连通管35连通，从而，当上游侧的切换闸阀22闭合后，水流流入过程为：上游管段12-前管32-中管31-主管段11-下游管段13。此时，水流并没有被截止，而是调整了流动方向。但当截止闸阀21闭合后，此时水流被完全截止，因水流截止造成水流在惯性作用下突然截止后，向迎水方向产生反射水击波，造成管道压力突然增大，但增大的水压需要依次通过第二连通管35首先进入辅阀管件3的内腔中，利用位于辅阀管件3两段的缓冲机构，具体是分别利用两段的缓冲腔53、缓冲活塞51和缓冲弹簧56的运动，实现消能作用，快速消除水流因截止而形成的反向水击波。

以上复合启闭阀结构配合先后控制时序，能在无需阻止流体流动的情况下，有效地消除各类流体在传输系统可能产生的水外锤和浪涌发生的不规则水击波震荡，从而达到消除具有破坏性的冲击波，起到保护之目的。

当冲击波传入辅阀管件3时，水击波作用于两端的缓冲活塞上，两侧活塞交替性向一侧方向运动，从而是的水击波在辅阀管件3内左右交替拨动，逐渐降低水击波能力。活塞运动的行程与容气腔内的气体压力、水击波大小有关，活塞在一定压力的气体和不规则水击双重作用下，做往复运动，形成一个动态的平衡，这样就有效地消除了不规则的水击波震荡。

上述农田水利管道充气式复合启闭阀是一种专门设计用于消除水锤效应的阀门。在使用该复合启闭阀的过程中，需要按照一定的启闭时序来控制截止闸阀和切换闸阀的启闭动作，以实现消除正水锤和负水锤的作用。下面详细介绍该复合启闭阀的使用方法：

1. 启阀过程：

a. 控制器操作：通过手触按键或远程无线控制控制器，按照一定的时间差，先后分别控制第二供气嘴46（下游侧供气嘴）和进而控制第一供气嘴45（上游侧供气嘴）。

b. 充气阶段：控制器先充入气囊44内储备气体到下游侧气压罐的气压室，然后再充入气囊44内储备气体到上游侧气压罐的气压室，从而分别驱动相应的气动活塞27向下移动。

c. 闸板开启：各气动活塞27通过相应的阀杆24带动各闸板23向下移动，实现截止闸阀21和切换闸阀22的开启动作。

d. 缓冲作用：在启阀过程中，当下游侧闸板23逐渐向下移动时，水流压力出现持续变化。此时，利用辅阀管件3的缓冲机构，特别是缓冲腔53、缓冲活塞51和缓冲弹簧56的运动，实现消能作用，快速消除因开启而形成的正向水击波。

2. 正常供水过程：

a. 调整流动方向：在启阀过程中，切换闸阀22的闭合后，水流流入过程为：上游管段12-前管32-中管31-主管段11-下游管段13。此时，水流并没有被截止，而是调整了流动方向，实现由主阀管件1正常供水。

b. 消除正常输水过程中的水压拨动问题：在正常供水过程中，如果因任何因素造成水锤和浪涌，水压会通过第一连通管34传递至缓冲活塞51，利用缓冲弹簧56实现拨动，从而消除水管内水压拨动问题。

3. 闭阀过程：

a. 控制器操作：通过手触按键或远程无线控制控制器，按照一定时间差，先后分别控制第一排气嘴481和第二排气嘴482排气。

b. 气动活塞上升：当第一排气嘴481排气后，上游侧气压罐的气压室压力变小，气动活塞27被向上顶升，通过阀杆24驱动相应的闸板23向上移动（切换闸阀22的闭合过程），首先对上游侧截止，即首先对主管段11与上游管段12截止。

c. 水击波消除：当第二排气嘴482排气后，下游侧气压罐的气压室压力变小，气动活塞27被向上顶升，通过阀杆24驱动相应的闸板23向上移动（截止闸阀21的闭合过程），完成对下游侧截止，即稍后对主管段11与下游管段13截止。在这一过程中，水流因截止而形成的反向水击波会通过辅阀管件3的缓冲机构消除。

从而，该农田水利管道充气式复合启闭阀的使用方法包括按照一定的启闭时序来控制截止闸阀和切换闸阀的启闭动作，以实现消除正水锤和负水锤的作用。在启阀过程中，利用辅阀管件3的缓冲机构消除正向水击波；在正常供水过程中，消除水管内水压拨动问题；在闭阀过程中，通过辅阀管件3的缓冲机构消除反向水击波。这样有效地消除了各类流体在传输系统可能产生的水外锤和浪涌发生的不规则水击波震荡，保护管道和阀门免受破坏性冲击波的影响。

实施例2：上述独立的第一至第四电磁阀具有单独控制功能，实施例2具有联动控制功能，如图7所示，针对图5中位于上游侧的A气压室和位于下游侧的B气压室，控制器仅通过控制一个充气电磁阀向B气压室内充气，B气压室与A气压室通过管道连通，A气压室的排气口安装排气电磁阀，排气电磁阀也被控制器控制。

其中，位于A气压室内气动活塞下方的A活塞顶簧的弹性强度，远高于位于B气压室内气动活塞下方的B活塞顶簧的弹性强度。由此，如图6所示在启阀过程中，初期截止闸阀21和切换闸阀22都处于截止状态，如（1）所示。当向B气压室内充气时，B气压室下方的B活塞顶簧首先向下移动，当B气压室的气压活塞向下移动至极限位置后，此时仅截止闸阀21处于开启状态，如（2）所示，继续充气时，随着气压持续增高，A气压室底部的A活塞顶簧被压缩，进而使切换闸阀22也处于开启状态，如（3）所示。

反之，在闭阀过程中，初期截止闸阀21和切换闸阀22都处于开启状态，如（3）所示。当控制A气压室排气时，A气压室下方的A活塞顶簧首先向上移动，当A气压室的气压活塞向上移动至极限位置后，此时仅切换闸阀22处于关闭状态，如（2）所示，继续排气时，随着气压持续降低，B气压室底部的B活塞顶簧被释放，进而使截止闸阀21也处于关闭状态，如（1）所示。本实施例的作用如实施例1，不详述。

本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。例如，将上述左右缓冲机构采用的连通管，可以分别通过管路及相应电磁阀与气囊连通，由控制器分别控制相应电磁阀向各缓冲机构的气控腔内充气或放气，实现实时调节气压的功能。活塞在两端缓冲机构不规则气体压力和不规则水击双重作用下，做往复运动，形成不规则的往复震动，以提高对不规则的水击波震荡消除效果。

Claims (7)

1.一种农田水利管道充气式复合启闭阀，其特征在于，包括主阀管件（1）、闸阀组件（2）、辅阀管件（3）、气动执行单元（4）、缓冲单元（5）和控制单元（6），主阀管件（1）包括主管段（11）、上游管段（12）和下游管段（13），闸阀组件（2）包括截止闸阀（21）和切换闸阀（22），辅阀管件（3）包括中管（31）、前管（32）、后管（33）、第一连通管（34）和第二连通管（35），主管段（11）与下游管段（13）之间连接有截止闸阀（21），主管段（11）与上游管段（12）之间连接有切换闸阀（22），上游管段（12）和下游管段（13）的端部分别通过法兰（14）连接上下游管道，中管（31）与后管（33）之间连接有截止闸阀（21），中管（31）与前管（32）之间连接有切换闸阀（22），上游管段（12）与前管（32）之间通过第一连通管（34）相互连通，主管段（11）与前管（32）之间通过第二连通管（35）连通，分别在前管（32）内腔的前侧和后管（33）内腔的后侧，安装有对称的缓冲机构；截止闸阀（21）和切换闸阀（22）分别连接气动执行单元（4），控制单元（6）用于控制气动执行单元（4）按照以下时序分别对截止闸阀（21）和切换闸阀（22）实现启闭动作：启阀前，保持截止闸阀（21）和切换闸阀（22）为闭合状态，启阀时，首先控制开启截止闸阀（21），一段时间后，再控制开启切换闸阀（22）；闭阀前，保持截止闸阀（21）和切换闸阀（22）为开启状态，闭阀时，首先控制关闭切换闸阀（22），一段时间后，再控制关闭截止闸阀（21），截止闸阀（21）和切换闸阀（22）都包括闸板轨道槽，闸板轨道槽从主阀管件（1）延伸至辅阀管件（3）的内腔，且在闸板轨道槽内匹配套装有闸板（23），闸板（23）的下方连接有阀杆（24），阀杆（24）从阀体一侧引出，在闸板轨道内侧套装有密封垫，阀杆与阀体穿孔之间密封安装有密封套（25），所述气动执行单元（4）用于分别控制各阀杆伸缩移动，在每个阀杆（24）的外端，分别有固定连接于阀体上的气压罐（26），且分别在气压罐（26）内匹配套装有气动活塞（27），各阀杆（24）的外端连接于气动活塞（27）的中心；在所述气压罐（26）的末端固定有封板（29），在封板（29）与气动活塞（27）之间套装有活塞顶簧（28），气动执行单元（4）包括固定罩（41），固定罩（41）固定于两根气压罐（26）的外侧，固定罩（41）位于两个气压罐（26）之间的部分存在内腔，在该内腔中套装有密封的气囊（44），在固定罩（41）的外壳上分别设置有充气嘴（42）和排气口（43），该充气嘴（42）和排气口（43）分别连通于气囊（44）内腔中；位于各气压罐（26）内的气动活塞（27），将相应的气压罐（26）分离为上部的气压室（47）和下部的弹簧室，位于上游侧气压罐的气压室通过第一供气嘴（45）与所述气囊（44）连通，位于下游侧气压罐的气压室通过第二供气嘴（46）与气囊（44）连通，所述第一供气嘴（45）和第二供气嘴（46）分别安装有电磁阀第一电磁阀和第二电磁阀，控制器分别控制第一电磁阀和第二电磁阀启闭，用于分别控制向上游侧气压罐和下游侧气压罐的气压室内充气，在上游侧气压罐的气压室侧壁还安装有第一排气嘴（481），在下游侧气压罐的气压室侧壁还安装有第二排气嘴（482），第一排气嘴（481）和第二排气嘴（482）分别安装有电磁阀第三电磁阀和第四电磁阀，控制器分别控制第三电磁阀和第四电磁阀启闭，用于分别控制上游侧气压罐和下游侧气压罐的气压室排气。

2.根据权利要求1所述的农田水利管道充气式复合启闭阀，其特征在于，在固定罩的外侧固定有控制单元（6），控制单元（6）内固定安装有控制器，蓄电池和微型充气泵，微型充气泵的充气口连接于所述充气嘴（42），在固定罩（41）外侧设置启闭开关，启闭开关的信号线与控制器的控制输入端连接，和/或在控制器的信号输出端连接无线收发模块，用于接收远端控制指令，或向外发送阀门状态信息，远端控制指令来源于遥控器或手机APP或后台服务器途径的一种或几种方式。

3.根据权利要求2所述的农田水利管道充气式复合启闭阀，其特征在于，在所述气囊（44）内侧或输出管路上，安装有气压传感器，气压传感器的信号线与控制器的信号输入端连接，控制器通过检测气压传感器的压力信号数值，用于实时启动微型充气泵向气囊（44）内充入额定压力，确保气囊内具有储备气压。

4.根据权利要求1所述的农田水利管道充气式复合启闭阀，其特征在于，所述缓冲机构是分别在前管（32）和后管（33）的管腔中自内向外依次套装有缓冲活塞（51）和缓冲弹簧（56），位于缓冲活塞（51）前侧区域为缓冲腔（53）。

5.根据权利要求1所述的农田水利管道充气式复合启闭阀，其特征在于，所述缓冲机构是分别在前管（32）和后管（33）的管腔中自内向外依次套装有缓冲活塞（51）和调频活塞（52），缓冲单元（5）包括缓冲活塞（51）、调频活塞（52）、缓冲腔（53）、弹簧腔（54）、气控腔（55）、缓冲弹簧（56）、密封端盖（57），位于缓冲活塞（51）前侧区域为缓冲腔（53），位于缓冲活塞（51）和调频活塞（52）之前的区域为弹簧腔（54），位于调频活塞（52）后侧的区域为气控腔（55），在弹簧腔（54）内套装有缓冲弹簧（56），在气控腔（55）的外端固定有密封端盖（57）。

6.根据权利要求5所述的农田水利管道充气式复合启闭阀，其特征在于，在密封端盖（57）的中部设置有气孔，两端的密封端盖气孔通过连通管（49）相互连通。

7.根据权利要求1所述的农田水利管道充气式复合启闭阀，其特征在于，上下游两个气压罐（26）内的气动活塞（27），分别将相应的气压罐（26）分离为上部的气压室（47）和下部的弹簧室，控制器仅通过控制一个充气电磁阀向下游侧的气压室内充气，下游侧的气压室与上游侧的气压室通过管道连通，上游侧的气压室的排气口安装排气电磁阀，排气电磁阀也被控制器控制。