CN208024945U - 一种水锤消减阀及水锤消减管路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种的水锤消减阀及水锤消减管路。所述的水锤消减阀，包括：设有进水口和出水口的阀体，在阀体内设有阀芯，所述水锤消减阀还包括受外界信号控制的单杆活塞缸，单杆活塞缸的活塞杆与所述阀芯连接，所述外界信号包括设有所述水锤消减阀的管路中的水泵、阀门的开启或关闭信号，当来水下游出现关闭信号时，控制单杆活塞缸将阀芯压住阀体的出水口以关闭所述水锤消减阀。本实用新型能够降低回流水流对水锤消减阀乃至整个系统的冲击且能实现反向回流的冲击能量消耗，本实用新型有效减少水锤效应的危害，使得管路及其附件安全运行。

Description

一种水锤消减阀及水锤消减管路

技术领域

本实用新型涉及一种水锤消减阀，具体来说涉及一种水锤消减阀、水锤消减管路及管路防水锤方法。

背景技术

水锤又称水击。在有压管道中流动的液体，由于某种原因流速发生突然变化(阀门突然关闭、水泵突然停止、骤然启闭导叶等)，由于液体的惯性，引起压力急剧增高或降低的交替变化，即压力波，这种现象称为水锤。由于管道的内壁是光滑的，水流动自如。当打开的阀门突然关闭或水泵突然停止，后续水流在惯性的作用下，继续流动，当停止流动后，管路内的水将反向回流，此时会对水泵、阀门、管道产生很大的冲击力和水压力，并产生破坏作用，由于管路光滑，水在管路中的流动循环以上过程，很久才能停止流动循环，这就是水力学当中的水锤效应。水锤效应有极大的破坏性：压强过高，将引起管子的破裂，反之，压强过低又会导致管子的瘪塌，还会损坏阀门和水泵等。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种能够降低回流水流对水锤消减阀乃至整个系统的冲击且能实现反向回流的冲击能量消耗的水锤消减阀及水锤消减管路，本实用新型有效减少水锤效应的危害，使得管路及其附件安全运行。

为解决上述技术问题，本实用新型分别采用如下技术方案：

本实用新型所述一种水锤消减阀，包括：设有进水口和出水口的阀体，在阀体内设有阀芯，所述水锤消减阀还包括受外界信号控制的单杆活塞缸，单杆活塞缸的活塞杆与所述阀芯连接，所述外界信号包括设有所述水锤消减阀的管路中的水泵、阀门的开启或关闭信号，当来水下游出现关闭信号时，控制单杆活塞缸将阀芯压住阀体的出水口以关闭所述水锤消减阀。

本实用新型所述一种水锤消减管路，包括由水管连接的动力元件和控制元件，在动力元件的下游设有水锤消减阀且水锤消减阀与动力元件的出水口相邻，所述水锤消减阀包括：设有进水口和出水口的阀体，在阀体内设有阀芯，所述水锤消减阀还包括受外界信号控制的单杆活塞缸，单杆活塞缸的活塞杆与所述阀芯连接，所述外界信号包括设有所述水锤消减阀的管路中的水泵、阀门的开启或关闭信号，当来水下游出现关闭信号时，控制单杆活塞缸将阀芯压住阀体的出水口以关闭所述水锤消减阀。

与现有技术相比，本实用新型的技术方案具有如下优点：

现有输水管路布置，一般同时设置止回阀、闸阀，止回阀用于防止停泵时管路水回流，闸阀或蝶阀用于水泵启动时关闭管路，因离心泵启动时要求管路必须是关死的。当检测到停泵后，液压缸进油，液压推动水锤消减阀的阀芯移动，以实现自动关闭，彻底截断水流，也即能够简化现有管路，安装所述水锤消减阀后，在消减水锤的同时，代替止回阀和闸阀的作用，简化管路布置。

1.本实用新型实现实时消除水锤能量并有效的解决了阀门关闭时间的任意可控的问题。当来水下游出现关闭信号时，单杆活塞缸启动，单杆活塞缸的活塞杆推动水锤消减阀的阀芯，关闭水锤消减阀。

当水泵、阀门的开启或关闭时，管路内的水将发生反向回流并直接冲击连接于单杆活塞缸的水锤消减阀的阀芯，利用单杆活塞缸内液压油的流动实时消耗反向回流的能量，避免反向回流对水泵、阀门、管道的冲击。此外，本实用新型通过调节单杆活塞缸的进油流速去控制水锤消减阀的关闭时间。

2.本实用新型将阀芯的背流面设置成阶梯，该背流面是由中心向周边逐步下降的环形阶梯，可以降低回流水流对水锤消减阀乃至整个系统的冲击，同时，利用所形成的多方向反射流冲撞后续反向回流，以实现反向回流的冲击能量消耗。

如图1，背流面采用阶梯型台阶设计后，先期到达并触及背流面的部分回流水流被环形阶梯的阶梯型台阶多方向地反弹回去，被多方向反弹回去的先期到达的回流水流与后期到达并触及背流面的另一部分回流水流形成多方向碰撞并形成紊流，从而消耗回流水流的冲击能量；

值得一提的是，被反弹回去的回流水流有360度反弹，也有非360度侧向反弹，非360度侧向反弹回流水流与后期到达的回流水流发生侧向撞击而非正面对撞，这既降低了后续回流水流对水锤消减阀冲击，又使被反弹的回流水流在后续回流水流的内部与后续回流水流产生侧向来回撞击，从而进一步强化了回流水流的性能效果并减小对阀的冲击。这样，当因突然关闭水泵等原因导致管路内水流倒流时，背水面的高阻力将使得管道内水的流速急剧下降，管道内水的动能被迅速消耗，同时减少了管道动能转换为压能的量，从而从根本上解决水锤对管路的损害。

与平面挡水面相比，由于水流回流时正对阀芯右端阶梯型挡水面，水流的方向将发生改变，在该过程中，水流将丢失大量的动能，如果采用整体平面作为挡水面，其对水流的阻力最大，但是阀体受到的反作用力也最大，不利于阀门的使用寿命，采用阶梯型挡水面既能有效的消耗水流动能，又不至于产生大的反作用力。

3.本实用新型所述管路防水锤方法的特点在于：利用环形阶梯，对先期到达并触及背流面的部分回流水流实施多方向反射，被反射回去的先期到达回流水流与后续的回流水流形成包括面对面的冲撞和侧向冲撞在内的多方向冲撞，实现反向回流能量的反向流内部消耗并消减对阀门、系统的冲击，在这一过程中，参照图8，环形阶梯主要作用就是改变回流水流的方向，尤其是阶梯拐角将回流水流反射成锥形反射流。

4.本实用新型提供了一种减小管路水锤的方法：在靠近水泵出口位置，设置一个本实用新型的带液压推动装置的水击消减阀，在后续管路上，每隔一段距离设置一个固定式水锤消减阀，从而使得整个管路不再是阻力很小的光滑管道，当管路水倒流时，能够迅速降低水流流速，消减水流动能。

由于水锤发生的原因是管道为近似光滑管道，因此，需要在管路上增设固定式水锤消减阀，使得管路在回流时不再近似光滑管道，固定式水锤消减阀的间隔布置，将长距离输送管道的水流动能进行分担，既能减小单个阀体承受的冲击力，又能增大降低水流流速的效果，配合水击消减阀的关闭过程，水流慢慢减少，水锤消减阀彻底关闭时，水流也几乎静止，从原理上解决水锤的问题。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的A-A结构示意图。

图2为图1所示实施例的右视图。

图3为左阀体结构示意图。

图4为固定式水锤消减阀的结构示意图。

图5为左阀芯结构主视图。

图6为左阀芯结构左视图。

图7为一种管路系统示意图。

图8为水流倒流经过阀门时，水流间的互相干扰示意图。

图9为液压控制系统原理图。

图中：左阀体1、左阀芯2、右阀体3、右阀芯4、密封垫5、缸体101、活塞杆102、缸盖103、支撑杆104、油管105、进水池6、进水管道7、水泵8、水锤消减阀9、出水管道10、固定式水锤消减阀11、出水池12、第一滑槽13、第二滑槽14、电动机15、油泵16、邮箱17、过滤器18、调压溢流阀19、压力表20、电磁换向阀21、本实用新型单杆活塞缸22。

具体实施方式

实施例1

一种水锤消减阀，包括：设有进水口和出水口的阀体，在阀体内设有阀芯，所述水锤消减阀还包括受外界信号控制的单杆活塞缸，单杆活塞缸的活塞杆与所述阀芯连接，所述外界信号包括设有所述水锤消减阀的管路中的水泵、阀门的开启或关闭信号，当来水下游出现关闭信号时，控制单杆活塞缸将阀芯压住阀体的出水口以关闭所述水锤消减阀。

本实用新型可以采用常见的液压控制系统控制阀的开启与关闭，电动机15带动油泵16工作，从邮箱17中抽吸液压油，经过滤器18进入电磁换向阀21，为了监测油路压力，设有压力表20，为了防止油压过高，设有调压溢流阀19，电磁换向阀一端与泵送的高压油连接，一端与油箱连接，用来控制单杆活塞缸22的左右移动，当需要左移时，单杆活塞缸22的右端为高压油，左端回流油箱，当需要右移时，单杆活塞缸22的左端为高压油，右端回流油箱。

在本实施例中，阀芯的背流面是由中心向周边逐步下降的环形阶梯；阀芯的迎流面是以阀芯的轴心为旋转轴、以弧线为母线形成的仿锥体的侧面。所述阀体包括相互连接的左阀体1和右阀体3，所述进水口设在左阀体1上，所述出水口设在右阀体3上；所述阀芯包括相互连接的左阀芯 2和右阀芯 4，在左阀芯 2和右阀芯 4内设有用于容纳单杆活塞缸空腔，在左阀芯 2和右阀芯 4的沿阀芯的运动方向上开设有第一滑槽13，所述单杆活塞缸包括内设单杆活塞的缸体101及连接于缸体的缸盖103，单杆活塞的活塞杆102与右阀芯 4连接，在缸体101上设有2根油管105并用于单杆活塞缸的供油和回油，所述油管105穿过第一滑槽13连接于阀体并用于支撑单杆活塞缸。在阀体与单杆活塞缸之间设有支撑杆104且支撑杆104的两端分别连接阀体与单杆活塞缸并用于支持单杆活塞缸，在左阀芯 2和右阀芯4的沿阀芯的运动方向上开设有第二滑槽14且所述支撑杆104穿过第二滑槽14。

组装时，左阀体与右阀体通过法兰连接，左阀芯从左端装入左阀体，右阀芯从右端装入左阀体。阀芯通过液压轴与左阀体内的液压缸连接，并实现移动。通过左边的油管增压，带动活塞杆向右移动，阀芯移动至最右端，可与密封垫5实现密封，实现止水的效果；通过右边的油管增压，带动活塞杆向左移动，阀门打开。左、右阀芯上设有避让活塞杆的沟槽，图5为左阀芯的结构示意图。

左阀芯的迎水面设置为流线型，水流正常流动时，阻力很小。右阀芯的背水面设置为环形阶梯型，给回流的水造成很大的阻力，快速消减水流动能。

实施例2

一种水锤消减管路，包括由水管6连接的动力元件和控制元件，在动力元件的下游设有水锤消减阀8且水锤消减阀与动力元件的出水口相邻，所述水锤消减阀包括：设有进水口和出水口的阀体，在阀体内设有阀芯，所述水锤消减阀还包括受外界信号控制的单杆活塞缸，单杆活塞缸的活塞杆与所述阀芯连接，所述外界信号包括设有所述水锤消减阀的管路中的水泵、阀门的开启或关闭信号，当来水下游出现关闭信号时，控制单杆活塞缸将阀芯压住阀体的出水口以关闭所述水锤消减阀。

在本实施例中，阀芯的背流面是由中心向周边逐步下降的环形阶梯；动力元件为水泵7，在后续管路上每隔一段距离设置一个固定式水锤消减阀，所述固定式水锤消减阀包括设有进水口和出水口的阀体，在阀体内设有与阀体相固定的阀芯，所述阀芯的迎流面是以阀芯的轴心为旋转轴、以弧线为母线形成的仿锥体的侧面，背流面是由中心向周边逐步下降的环形阶梯。

实施例3

一种管路防水锤方法，所述管路包括由水管6连接的动力元件和控制元件，在动力元件的下游设有水锤消减阀8且水锤消减阀与动力元件的出水口相邻，所述水锤消减阀包括：设有进水口和出水口的阀体，在阀体内设有阀芯，将阀芯连接于单杆活塞缸，所述单杆活塞缸受控于外界信号，

所述外界信号包括设有所述水锤消减阀的管路中的水泵、阀门的开启或关闭信号，当来水下游出现水泵或阀门的关闭信号时，控制单杆活塞缸将阀芯压住阀体的出水口以关闭水锤消减阀，所述阀芯的背流面将先到的下游反向回流多方向反射回去并与后续的反向回流形成面对面的冲撞和侧向冲撞，用被反射的先期到达的反向回流多方向冲击后期到达的反向回流，以实现反向回流的能量消耗并消减冲击。所述阀芯的背流面选择为由中心向周边逐步下降的环形阶梯。

当水流反向流动时，由于阀的阶梯型挡水面，使得水流的损失很大，动能迅速消减，相当于管路不再光滑，也即从水锤生成原因上减小了水锤的压力。阀芯通过液压推动，可以实现沿管道轴线的移动，即能够实现开启、关闭。例如，所述的一种水锤消减阀应用于水泵的管路中，当水泵突然停机时，现阶段使用的各类止回阀可能会迅速关闭一段，剩余的一小段慢速关闭，但总的时间一般均小于1分钟，而采用所述的一种水锤消减阀，可以任意控制阀门关闭的时间。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解本实用新型不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种水锤消减阀，包括：设有进水口和出水口的阀体，在阀体内设有阀芯，其特征在于，所述水锤消减阀还包括受外界信号控制的单杆活塞缸，单杆活塞缸的活塞杆与所述阀芯连接，所述外界信号包括设有所述水锤消减阀的管路中的水泵、阀门的开启或关闭信号，当来水下游出现关闭信号时，控制单杆活塞缸将阀芯压住阀体的出水口以关闭所述水锤消减阀。

2.根据权利要求1所述的水锤消减阀，其特征在于，阀芯的背流面是由中心向周边逐步下降的环形阶梯。

3.根据权利要求2所述的水锤消减阀，其特征在于，阀芯的迎流面是以阀芯的轴心为旋转轴、以弧线为母线形成的仿锥体的侧面。

4.根据权利要求1、2或3所述的水锤消减阀，其特征在于，所述阀体包括相互连接的左阀体(1)和右阀体(3)，所述进水口设在左阀体(1)上，所述出水口设在右阀体(3)上；所述阀芯包括相互连接的左阀芯 (2)和右阀芯 (4)，在左阀芯 (2)和右阀芯 (4)内设有用于容纳单杆活塞缸空腔，在左阀芯 (2)和右阀芯 (4)的沿阀芯的运动方向上开设有第一滑槽（13），所述单杆活塞缸包括内设单杆活塞的缸体(101)及连接于缸体的缸盖(103)，单杆活塞的活塞杆（102）与右阀芯 (4)连接，在缸体(101)上设有2根油管（105）并用于单杆活塞缸的供油和回油，所述油管（105）穿过第一滑槽（13）连接于阀体并用于支撑单杆活塞缸。

5.根据权利要求4所述的水锤消减阀，其特征在于，在阀体与单杆活塞缸之间设有支撑杆(104)且支撑杆(104)的两端分别连接阀体与单杆活塞缸并用于支持单杆活塞缸，在左阀芯 (2)和右阀芯 (4)的沿阀芯的运动方向上开设有第二滑槽（14）且所述支撑杆(104)穿过第二滑槽（14）。

6.一种水锤消减管路，包括由水管（6）连接的动力元件和控制元件，其特征在于，在动力元件的下游设有水锤消减阀（8）且水锤消减阀与动力元件的出水口相邻，所述水锤消减阀包括：设有进水口和出水口的阀体，在阀体内设有阀芯，所述水锤消减阀还包括受外界信号控制的单杆活塞缸，单杆活塞缸的活塞杆与所述阀芯连接，所述外界信号包括设有所述水锤消减阀的管路中的水泵、阀门的开启或关闭信号，当来水下游出现关闭信号时，控制单杆活塞缸将阀芯压住阀体的出水口以关闭所述水锤消减阀。

7.根据权利要求6所述的水锤消减管路，其特征在于，阀芯的背流面是由中心向周边逐步下降的环形阶梯。

8.根据权利要求6所述的水锤消减管路，其特征在于，动力元件为水泵（7），在后续管路上每隔一段距离设置一个固定式水锤消减阀（9），所述固定式水锤消减阀包括设有进水口和出水口的阀体，在阀体内设有与阀体相固定的阀芯，所述阀芯的迎流面是以阀芯的轴心为旋转轴、以弧线为母线形成的仿锥体的侧面，背流面是由中心向周边逐步下降的环形阶梯。