CN202441640U - 泵站进排气阀式自动密封水箱充水设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种泵站进排气阀式自动密封水箱充水设备，包括充水排气管、闸阀、支架、水箱、水位计、灌水孔、进排气阀、排气补水管等；水箱通过充水排气管与水泵进水管最顶点连接；充水排气管道上安装有充水排气管闸阀；排气补水管上端与水箱连接，排气补水管上安装有排气补水管闸阀；下端与水泵最顶部的水泵灌水孔连接；进排气阀水箱最上部；水箱上安装水位计；水箱顶部设置灌水孔；水泵进水管与水泵进口处之间安装正心渐缩管。该泵站进排气阀式自动密封水箱充水设备的研制，很好地解决了水泵充水问题，既省去了底阀，又省去了真空泵机组，可以实现节能运行。

Description

泵站进排气阀式自动密封水箱充水设备

一、技术领域：

本实用新型涉及一种泵站进排气阀式自动密封水箱充水设备，属于水利领域。

二、背景技术

为减少基坑开挖，降低工程造价，方便施工，利于厂房的采光、通风、防潮等，一般离心泵应在不汽蚀的条件下，尽量地抬高水泵安装高程，这样一来，水泵在启动前必须要先充水，否则，水泵无法正常启动，还可能还会引起气蚀、振动，水泵无法正常工作。所以，正值安装高度的离心泵在启动前必须要先充水。目前，离心泵主要有两类充水方法：一类是进水管进口安装底阀充水，一类是不设底阀充水。

对于小型的或不经常使用的离心泵泵站，特别是广大农村，在灌溉作物时，水泵经常采用流动式运行方式，由于没有可用的电源，多数采用内燃机作为动力，无法使用真空泵充水系统进行充水，只能在水泵进水管口安装底阀（莲蓬头），采用人工方式为水泵充水，致使劳动强度大。同时，由于底阀处水头损失较大，降低了泵站运行效率，且有时会时常出现底阀关闭不严或无法关闭的现象，致使底阀漏水，不能完成水泵充水的需要，使用不方便，使水泵充水变得比较困难。 

上述充水方式的改进形式为水上式底阀充水方式，即将底阀由进水管口移至进水管中间适宜的位置，但它需要有足够长的进水管道，才能完成水泵充水过程，而且，底阀的存在致使水头损失增加，降低了泵站运行效率。 

为减小底阀带来的能量损失，改进的方法是进水管上不设底阀，可采用真空水箱方法充水，具体方法是将真空水箱装置在进水管上，使得进水管分为两段，增加了进水管长度，而且需要在水泵进口前加装闸阀，这样进水管形状变得复杂，从而改变了水流流态，造成了能量损失，亦降低了泵站的运行效率。 

对于大、中型的离心泵泵站较多地采用真空泵充水系统充水，进水管上去掉了底阀，减小了此处水头损失，提高了泵站运行效率，且自动化程度高。但真空泵机组需要有专门的配电系统，每次水泵充水都需要启动真空泵机组，需要消耗一定能量。它主要使用于大、中型的电力泵站。此外，还有手动泵充水法、射流泵充水法、水泵从压水管引水等方法，也都存在一定的不足。 

为了解决以上问题，申请人曾研制了泵站浮球阀式自动密封水箱充水设备，但它有时会出现排气阀（单向阀）不能正常关闭的现象，致使不能很好地形成真空；第二，由于采用浮球阀，其浮球只能设置在水箱内部，致使水箱上部的部分容积不能被利用，使得水箱体积增加较大，且检修不便；第三，连接水箱与水泵的排气补水管上未设置闸阀，在水泵正常工作时，水箱中的水一直被加压，使水箱承受较大水压力，可能会导致漏水事故的发生。 

三、发明内容

为了解决上述问题，本实用新型在泵站浮球阀式自动密封水箱充水设备的基础上，进而提供了一种泵站进排气阀式自动密封水箱充水设备，使用本设备为水泵充水，既省去了底阀，又省去了真空泵抽气系统，降低了投资，减小了进水管进口处的水头损失，使用方便、灵活，省工、省力、节能，流动式泵站中更加实用。

一种泵站进排气阀式自动密封水箱充水设备，由充水排气管、充水排气管闸阀、水泵、水泵出水管、水泵出水管闸阀、支架、水箱、水位计、灌水孔、进排气阀、浮体、连杆、正心渐缩管、排气补水管和排气补水管闸阀等组成；所述的水箱固定在支架上，支架固定在泵房地面上，水箱顶部与进水池最低运行水位之间的垂直高度不宜超过10m，水箱底部高于水泵进水管和水泵最顶部；所述的水箱通过充水排气管与水泵进水管最顶点连接；所述的充水排气管道上安装有充水排气管闸阀；所述的排气补水管上安装有排气补水管闸阀；排气补水管上端与水箱内腔相连通，下端与水泵最顶部的水泵灌水孔连接；所述的进排气阀安装在水箱最顶部；所述的水箱外安装有水位计，水位计上、下两端均与水箱内腔连通；所述的水箱顶部设置有灌水孔，灌水孔用孔盖密封，在孔盖与水箱体之间加装密封垫；水泵进水管与水泵进口之间安装正心渐缩管。 

所述的进排气阀由进排气阀阀体、上浮体、下浮体及连杆组成；进排气阀阀体外形为圆柱形，进排气阀阀体内部上下两端设有弧型凹槽，弧形凹槽之间为圆柱孔，连杆放置在圆柱孔内，连杆直径小于进排气阀阀体内部中间段圆柱孔的直径，使它们之间留有一定的缝隙，以使水箱上部气体能及时从连杆与进排气阀阀体内部中间段圆柱孔之间的缝隙排出，连杆可以在进排气阀阀体的圆柱孔内上下移动；上浮体连接固定在连杆上端，下浮体连接固定在连杆下端，连杆、上浮体和下浮体成为一个整体，称为浮子；连杆长度不宜过长，以能使水箱补水时，水箱上部气体能及时从下浮体与进排气阀阀体下部弧型凹槽面之间的缝隙和上浮体与进排气阀阀体上部弧型凹槽面之间的缝隙中排出为度；当水泵充水时，水箱中水位下降，下浮体受到的浮力逐渐减小，浮子会逐渐向下移动，当上浮体与进排气阀阀体上端弧型凹槽面接触时，进排气阀自动关闭，使水箱自动密封；当水箱补水时，水箱中水位不断上升，水箱上部气体压力不断增加，当其压力增加到一定程度时，浮子在气体压力作用下向上移动，进排气阀自动打开，气体会从浮子与阀体之间的缝隙中排出；随着水箱中水位不断上升，下浮体受到水的浮力作用，逐渐上移，当下浮体与进排气阀阀体下部弧型凹槽面接触时，进排气阀自动关闭，防止水箱中水体溢出，此时完成补水过程。 

如图1所示，第一次使用时，先将充水排气管闸阀关闭，打开灌水孔，向水箱灌水，直到灌满为止，完成后将灌水孔关闭。水泵工作前，关闭水泵出水管闸阀，打开充水排气管闸阀，水在重力作用下，通过充水排气管自动灌入水泵、水泵进水管和水泵出水管内，随着水箱中水位下降，箱中压强减小，在重力和外面大气压作用下浮体下降使进排气阀自动关闭，形成一定的真空。随着进水管、水泵内腔和水泵出水管中水位不断上升，其内部气体通过充水排气管及排气补水管被排入水箱上部。由于充水排气管连接在进水管最顶点处、排气补水管连接在水泵最顶部，所以，水泵进水管及水泵中的气体会全部排入水箱中。当水泵进水管、水泵内腔全部充满水后，整个系统会达到一种真空平衡状态，此时水箱中水位不再下降（可由水位计观察而知），这样就完成了水泵充水过程，将充水排气管闸阀关闭，即可启动水泵。 

水泵启动后，一部分水通过排气补水管将水输入到水箱中，由于水体的增加，使水箱中的气体压力升高，气体经进排气阀向外排出；随着水箱中水位的不断升高，浮体被逐渐浮起，水箱充满水时进排气阀自动关闭，完成水箱补水过程，以备下次水泵充水使用。以后每次水泵充水时，可直接由充水排气管闸阀和排气补水管闸阀控制，即把闸阀打开时，水会自动流入水泵进水管、水泵内腔中，自动完成水泵充水任务；当水泵启动后，又会自动完成向水箱中的补水任务，这样，周而复始，实现了泵站的充水。 

本设备在设计充水排气管时，进行了科学合理的设计： 

第一，将浮球阀式自动密封水箱充水设备中排气阀（单向阀）与浮球阀改进为进排气阀，很好地替代了两阀的作用。解决了排气阀有时不能正常关闭的现象，致使不能很好地形成真空，有时甚至不能完成充水的问题；

第二，将进排气阀布置在水箱顶部，在水箱补水过程中，可使水箱内所有气体排出，有效地减小了水箱的体积，降低了造价，减小了占用空间，便于设备的布置、安装。解决了水箱上部的部分容积不能被利用，致使水箱体积增加的问题；

第三，在水箱与水泵顶点（水泵灌水孔）之间设置的排气补水管上，加设了排气补水管闸阀，能充分将水泵内腔的所在气体排出，保证了水泵的充水。同时，完成了水箱的补水任务，为水泵下次充水做好了准备。当补水完成后，可以关闭此闸阀，解决了水泵工作期间，水箱一直受到较大水压的问题，保证了设备工作的稳定性。

 此外，将充水排气管布置在进水管最顶点处，可以使进水管的设计具有任意性，无论水泵进水管道如何布设，水泵充水时，管道内不会积气，很好地解决了要求水泵进水管为水平安装或有一向上倾斜安装的问题。把进水管与水泵进口处的偏心渐缩管改进为正心渐缩管，使得水泵进口处水流流态更佳，提高了泵站运行效率及水泵的抗气蚀性能。解决了进水管设计受限问题，是对泵站进水管设计的重大改进。 

四、附图说明

    图1  泵站进排气阀式自动密封水箱充水设备示意图

图中： 1-进水池；2-水泵进水管；3-正心渐缩管； 4-充水排气管；5-充水排气管闸阀；6-支架；7-水箱；

8-水位计；9-灌水孔；10-进排气阀（进排气阀阀体）；11-上浮体；12-连杆；13-下浮体；14-排气补水管；15-排气补水管闸阀； 16-水泵； 17-水泵出水管闸阀； 18-水泵出水管； 19-正心渐扩管； 20-机组基础；21-泵房地面

五、具体实施方式

本实用新型使用在水泵进水管无底阀的泵站中。

水箱7可以用钢板焊接并做好防锈及防漏处理，或用其它材料（如钢筋混凝土等）制成。可制作成方形或圆形，圆形较好。水箱安装高度为：其顶部与进水池最低运行水位之间的垂直高差不宜超过10m，安装高度越低，水箱内的负压越小，同时水箱底部要高于水泵进水管和水泵最顶部；水位计8用透明硬管制成，安装在水箱外，其上、下两端均与水箱内腔连通，以便观察水箱7中的水位；充水排气管4及排气补水管14用钢管制作，为了缩短水泵充水时间，其管径可适当增大一些。 

灌水孔9用孔盖密封，在孔盖与箱体之间加装密封垫，用螺栓固定。需要检修水箱内部时，可将充水排气管闸阀5打开，将水放空。水箱体积较大时，灌水孔9可兼作进人孔。 

本实用新型使用时，按以下步骤操作： 

1、关闭充水排气管闸阀5和排气补水管闸阀15，通过灌水孔9，向水箱7中灌满水。本设备只有在第一次使用前，向水箱7中充水一次，以后水泵再运行时，可自动完成水箱补水。

2、用孔盖封闭灌水孔9，孔盖与箱体之间加装密封垫，用螺栓紧固。 

3、水泵16充水时，先关闭水泵出水管闸阀17，使水泵出水管闸阀17前的水泵出水管、水泵内腔及水泵进水管形成一密闭空腔。 

4、打开充水排气管闸阀5、排气补水管闸阀15，水箱7中的水在重力作用下，通过充水排气管4自动灌入水泵进水管2、水泵16内及水泵出水管闸阀17前的出水管中，其中的气体会从排气补水管14及充水排气管4排入水箱7中。观察水位计8中水位，当水位不再下降时，说明水泵进水管2、水泵16内腔已全部充满水，完成水泵16充水过程，将充水排气管闸阀5关闭，即可启动水泵16。 

5、水泵16启动后，一部分水通过排气补水管14将水输入到水箱7中，随着水箱7中水位的不断升高，水箱7上部气体由进排气阀10排出，水箱充满水后，进排气阀10自动关闭，完成水箱补水过程，以备下次水泵充水使用。水泵正常工作后，将排气补水管闸阀15关闭，以防止水箱在泵站发生水锤时破坏。 

6、以后再启动水泵时，重复上述步骤，即可完成水泵16的充水及水箱7的补水，周而复始，即可实现水泵的充水。 

充水排气管闸阀5、排气补水管闸阀15可采用电动阀，即可实现水泵的自动充水工作。 

该泵站进排气阀式自动密封水箱充水设备的研制，很好地解决了水泵充水问题，既省去了底阀，又省去了真空泵机组，可以实现节能运行。另外，改变了泵站进水管路的设计理念，使进水管设计具有了很好的灵活性，同时，可以减小管路水头损失，提高泵站的运行效率，提高泵的抗气蚀能力。泵站进排气阀式自动密封水箱充水设备的研究应用为更好地对泵站进行技术改造，打下了坚实的基础。 

Claims (1)

1.一种泵站进排气阀式自动密封水箱充水设备，其特征在于包括充水排气管、充水排气管闸阀、水泵、水泵出水管、水泵出水管闸阀、支架、水箱、水位计、灌水孔、进排气阀、正心渐缩管、排气补水管和排气补水管闸阀；所述的水箱固定在支架上，支架固定在泵房地面上，水箱顶部与进水池最低运行水位之间的垂直高度不超过10m，水箱底部高于水泵进水管和水泵最顶部；所述的水箱通过充水排气管与水泵进水管最顶点连接；所述的充水排气管道上安装有充水排气管闸阀；所述的排气补水管上安装有排气补水管闸阀；排气补水管上端与水箱内腔相连通，下端与水泵最顶部的水泵灌水孔连接；所述的进排气阀安装在水箱最上部；所述的水箱外安装有水位计，水位计上、下两端均与水箱内腔连通；所述的水箱顶部设置有灌水孔，灌水孔用孔盖密封，在孔盖与水箱体之间加装密封垫；水泵进水管与水泵进口之间安装正心渐缩管；所述的进排气阀由进排气阀阀体、上浮体、下浮体及连杆组成；进排气阀阀体外形为圆柱形，进排气阀阀体内部上下两端设有弧型凹槽，弧形凹槽之间为圆柱孔，连杆放置在圆柱孔内，连杆直径小于进排气阀阀体内部中间段圆柱孔的直径，连杆可以上下移动，上浮体连接固定在连杆上端，下浮体连接固定在连杆下端。

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