CN1432751A - 具有大尺寸出口嘴的止回阀 - Google Patents

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Abstract

一个止回阀具有一个安装在管道排水端的上游入口部分，一个适于阻止穿过止回阀的液体回流的下游出口部分，一个位于上游部分和下游出口部分之间的过渡部分，下游出口部分在垂直于流向方向延伸的纵向尺寸大约至少是上游入口部分直径的1.57倍。

Description

具有大尺寸出口嘴的止回阀
发明背景：
发明领域：
本申请涉及一个被称为“鸭嘴”型的止回阀，该止回阀用在排水系统和污水排除管线中。
现有技术：
止回阀本质上是这样一种阀门允许流体沿着管道以单向流动，而当阀门下游的反压增大到一个比上游液体的压差还大的水平时，关闭并阻止回流或逆流。止回阀被用于多种流体传输操作中，并且必须包括一些允许液体正向流动而阻止任何回流的装置。
传统的橡胶鸭嘴型止回阀具有一个入口套头，一个出口嘴，和一个用于连接该套头和该嘴的中间过渡部分。该嘴包括一个缝隙，当流体受压穿过该阀门的时候该缝隙张开。典型地，现有的“鸭嘴”型止回阀具有一个嘴状缝隙，该缝隙的大小等于或小于套头(入口)圆周的一半。原因是如果嘴状缝隙的尺寸大于套头直径圆周的二分之一时，移去用于穿过套头而制造止回阀的一体的心轴，将变得很困难甚至是不可能的。
在大多数应用中，希望在液体尽可能低的正向压降情况下，换句话说，以尽可能低的压头损失，获得最大的流量。为了改进鸭嘴型止回阀的性能，阀门已经被改进了，其中嘴的宽度比套头的半径要大。嘴的输出面积和开口位置因此更接近套头的入口面积，并且压头损失减小了。例如，Raftis等人的美国专利No.5921197，公开了一个这种类型的不对称的止回阀。
因此，本发明的一个目的是提供一种与传统的阀门相比具有改进的压头损失的鸭嘴型止回阀。本发明的另一个目的是提供一种克服在现有技术中遇到的设计问题的止回阀。
发明概述：
本发明是一个具有大尺寸出口嘴的止回阀。本发明包括一个管状入口部分，一个出口部分，以及一个将入口部分和出口部分相连接的中间过渡部分，其中出口部分的宽度或高度至少约为入口部分直径的1.57倍。出口部分沿着止回阀的纵向的平面对称。它也可具有一个弧形的嘴。
具有该尺寸的阀门的优点是，相对于传统的鸭嘴型止回阀具有较低的压头损失。因为有效的出口面积大于阀门的入口面积，在高流率时，压头损失将降到开放管端的压头损失之下。
本发明本身和它的结构、操作方法、以及另外的目的和它的优点，从下面结合附图对具体实施例的描述中将被更好的理解。
附图说明：
附图1a是按照现有技术的传统鸭嘴型止回阀的顶视图；
附图1b是按照现有技术的附图1a的传统鸭嘴型止回阀的侧视图；
附图1c是按照现有技术之附图1a的传统鸭嘴型止回阀的前视图；
附图2a是按照现有技术之另一种传统鸭嘴型止回阀的前视图；
附图2b是按照现有技术之附图2a的传统鸭嘴型止回阀的侧视图；
附图3a是按照本发明的一个实施例的顶视图；
附图3b是按照本发明之附图3a的实施例的侧视图；
附图3c是按照本发明之附图3a的实施例的前视图；
附图4是本发明在闭合状态的一个前视图；
附图5是本发明在微开状态的一个前视图；
附图6是本发明在进一步张开状态的一个前视图；
附图7是本发明在完全张开状态的一个前视图；
附图8是具有曲线形出口部分的本发明的一个透视图；
附图9是通过一个凸缘安装到管道上的本发明的一个侧剖图。
实施例详述：
附图1和2展示了传统的鸭嘴型止回阀。这些阀门包括一个入口部分10，一个过渡部分12和一个出口部分14。这样设计的好处是加工成本低，并且心轴可以简便地从整个部分中撤换。附图2中所示的止回阀稍微展宽，出口部分14的宽度大约等于入口部分10的周长的一半。心轴从阀门中完全移出稍微有些困难，但是压头损失较低。
经过犹州为大学水研究实验室的广泛实验，对于淹没出流，“鸭嘴”型止回阀的压头损失非常接近于：
H＝Q2/19.5gA2
其中H＝以英尺水表示的压头损失，
Q＝每分钟流经的水的加仑数量，
g＝重力常数＝32.16英尺/秒2，并且
A＝以平方英寸上表示的有效的开口面积。
因此，对于恒定的流量情况，压头损失与出流面积的平方成反比。
可以发现，在出口部分14的宽度或者高度(取决于定位)至少大约是入口部分直径的1.57倍的情况下，压头损失比传统止回阀的压头损失小得多。本发明是一个具有增大嘴的鸭嘴型止回阀，如附图3中所示。鸭嘴型止回阀22包括一个入口部分16，一个过渡部分18，以及一个出口部分20，该出口部分看似一对互相对接并啮合的嘴唇。附图3中的出口部分20(或者嘴)的高度h远远大于入口部分16的直径d。实际上，出口部分20在它闭合的状态下，它的高度至少接近入口部分16的直径d的1.57倍。
重要的是注意出口部分20可以朝向不同的位置，可以沿垂直于管道30的轴旋转。附图3显示了本发明的出口部分20，其中出口部分20(或者嘴唇)以垂直方式放置，使高度h成为有效尺寸。转到附图4-7，出口部分20以水平方式放置，使宽度w成为有效尺寸。按照本发明，出口部分的纵向尺寸，在它闭合状态下，必须比入口部分16的直径d大得多。
附图4-7显示了按照本发明的鸭嘴型止回阀的不同的开放程度。附图4显示了一个闭合的鸭嘴型止回阀22，附图5和6显示了一个逐渐张开的鸭嘴型止回阀22，附图7显示了一个完全张开的鸭嘴型止回阀22。从附图7中可以看出，根据阀门的刚性，出口部分20不能张开到完整圆形的开度，但是可以张开到整个圆形开度面积的40％到85％。
按照本发明而构成的阀门，由于其出口部分20的嘴状缝隙比入口部分16的镗孔半径的1.57倍还要大，因此它的开放面积等于或者大于入口部分16的面积。因此，压头损失显著低于传统阀门的压头损失。此外，出口部分20(在附图4-8中所示的)的宽度w应当至少接近入口部分的直径d的1.57倍。
鸭嘴型止回阀22最好由人造橡胶制成，例如氯丁(二烯)橡胶，或者由合成织物加强了的人造橡胶制成，其中的织物例如为尼龙或者聚酯，其结构相似于汽车轮胎。入口部分16通常由坚硬耐用的材料制成，例如，用聚酯织物加强了的苯乙烯丁二烯，而出口部分20由柔性材料制成，以允许出口部分20适当地张开和闭合。进一步，出口部分20可沿着贯穿鸭嘴型止回阀22的纵向平面A-A对称。纵向平面A-A与入口部分16的中心线重合。另外，可以想象出口部分20可以是曲线形，象在美国专利No.5727593中描述的一样。入口部分16装配有凸缘32，代替附图中所示的套头。
按照较佳实施例的鸭嘴型止回阀类似于轮胎是使用多片心轴制造的。必须将心轴拆开以将其从阀门的内部拆卸出来。然而，压头损失的显著减小将证明制造本发明的额外花消是值得的。进一步，鸭嘴型止回阀22可以有局部加强件，例如嵌入的线、片、圈、管。
对于本领域的普通技术人员，在不背离本发明的实质和范围的情况下，作出改进是可以理解的。

Claims (25)

1.一个止回阀，包括：
一个安装在管道排水端的上游入口部分；
一个下游出口部分，它适于阻止液体沿止回阀的回流；
一个过渡部分，位于上游入部分和下游出口部分之间；
下游出口部分在垂直于流向方向延伸的纵向尺寸大于上游入口部分直径的大约1.57倍；并且
其中下游出口部分沿着通过下游出口部分的一水平纵向平面对称，该纵向平面与上游入口部分的中心线重合。
2.按照权利要求1所述的止回阀，其特征在于进一步包括一个在上游入口部分上的凸缘。
3.按照权利要求1所述的止回阀，特征在于该止回阀至少部分地由弹性塑料材料制成。
4.按照权利要求3所述的止回阀，其特征在于进一步包括在弹性材料中的一个合成的加强件。
5.按照权利要求1所述的止回阀，其中特征在于入口部分至少部分地由坚硬耐用的材料制成。
6.按照权利要求1所述的止回阀，其特征在于上游入口部分进一步包括一个聚酯织物加强件。
7.按照权利要求1所述的止回阀，其特征在于进一步包括一个从以下组群中选出的局部加强件，该组群由嵌入的线、板、圈、管组成。
8.按照权利要求1所述的止回阀，其特征在于，在运转中，下游出口部分将张开到整个打开的圆面积的40％到85％。
9.一个止回阀，包括：
一个安装在管道排水端的上游入口部分；
一个下游出口部分，它适于阻止液体沿止回阀的回流；
一个过渡部分，位于上游入部分和下游出口部分之间；
下游出口部分在垂直于流向方向延伸的纵向尺寸大于上游入口部分直径的大约1.57倍；并且
其中下游出口部分沿着通过下游出口部分的一垂直纵向平面对称，该纵向平面与上游入口部分的中心线重合。
10.按照权利要求9所述的止回阀，其特征在于进一步包括一个在上游入口部分上的凸缘。
11.按照权利要求9所述的止回阀，其特征在于该止回阀至少部分地由弹性塑料材料制成。
12.按照权利要求11所述的止回阀，其特征在于进一步包括在弹性材料中的一个合成的加强件。
13.按照权利要求9所述的止回阀，其特征在于上游入口部分至少部分地由坚硬耐用的材料制成。
14.按照权利要求9所述的止回阀，其特征在于入口部分进一步包括一个聚酯织物加强件。
15.按照权利要求9所述的止回阀，其特征在于进一步包括一个从以下组群中选出的局部加强件，该组群由嵌入的线、板、圈、管组成。
16.按照权利要求9所述的止回阀，其中，在运转中，下游出口部分将张开到整个打开的圆面积的40％到85％。
17.一个止回阀，包括：
一个安装在管道排水端的上游入口部分；
一个下游出口部分，它适于阻止液体沿止回阀的回流；
一个过渡部分，位于上游入口部分和下游出口部分之间；
下游出口部分在垂直于流向方向延伸的纵向尺寸大于上游入口部分直径的大约1.57倍；并且
其中下游出口部分预先成形确定一个曲线形的嘴。
18.按照权利要求17所述的止回阀，其特征在于进一步包括一个在上游入口部分上的凸缘。
19.按照权利要求17所述的止回阀，其特征在于该止回阀至少部分地由弹性塑料材料制成。
20.按照权利要求19所述的止回阀，其特征在于进一步包括在弹性材料中的一个合成的加强件。
21.按照权利要求17所述的止回阀，其特征在于入口部分至少部分地由坚硬耐用的材料制成。
22.按照权利要求17所述的止回阀，其特征在于上游入口部分进一步包括一个聚酯织物加强件。
23.按照权利要求17所述的止回阀，其特征在于进一步包括一个从以下组群中选出的局部加强件，该组群由嵌入的线、板、圈、管组成。
24.按照权利要求17所述的止回阀，其特征在于，在运转中，下游出口部分将张开到整个打开的圆面积的40％到85％。
25.一种用于减小排水系统管道中的压头损失的方法，包括以下步骤：
提供一个止回阀，该阀门包括一个安装在管道排水端的上游入口部分，一个适于阻止穿过止回阀的液体回流的下游出口部分，一个位于上游入口部分和下游出入口部分之间的过渡部分，下游出口部分在垂直于流向方向延伸的纵向尺寸大于上游口部分直径的大约1.57倍；以及，引导液体流过管道，进入上游入口部分，穿过过渡部分，从下游出口部分输出。
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