CN219655397U - 一种上下液位控制阀及储液箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种上下液位控制阀及储液箱，控制阀包括阀体、阀芯、阀座和空心浮球组件，所述阀座设置于所述阀体出水口，所述阀座中部贯通设置有出水通道；所述阀芯设置于所述阀座上方的阀体上并可垂向移动，所述阀芯与所述阀座之间可形成开闭配合关系，所述阀芯上部沿其位移方向设置有条形槽；所述阀体上转动连接有摆杆，所述摆杆一端伸入所述条形槽内部，另一端与所述空心浮球组件固定连接；所述摆杆高度小于所述条形槽高度，以使所述摆杆端部能够在所述条形槽内上下摆动。本实用新型的结构设计新颖，利用水位高低自动控制阀门开启或关闭，能够保证该阀门必须在较高液位时才能关闭且必须在较低液位时才能开启，从而避免了阀门的频繁开启和关闭。

Description

一种上下液位控制阀及储液箱

技术领域

本实用新型涉及管道阀门技术领域，具体涉及一种上下液位控制阀及储液箱。

背景技术

现有市面上的空心浮球式液位控制阀，均是作为单一液位控制，即水箱(水池)达到设定液位即关闭，低于该液位又将开启。在一般的单一液位控制空心浮球式液位控制阀中，如果用户水箱(水池)液位有较大波动，阀门的启闭很容易受到液位波动影响，极容易导致阀门频繁的开启和关闭，导致系统不稳定。

实用新型内容

针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种上下液位控制阀及储液箱。本实用新型的结构设计新颖，利用水位高低自动控制阀门开启或关闭，能够保证该阀门必须在较高液位时才能关闭且必须在较低液位时才能开启，从而避免了阀门的频繁开启和关闭。

为解决上述技术问题，本实用新型通过下述技术方案实现：

一种上下液位控制阀，包括阀体、阀芯、阀座和空心浮球组件，所述阀座设置于所述阀体出水口，所述阀座中部贯通设置有出水通道；所述阀芯设置于所述阀座上方的阀体上并可垂向移动，所述阀芯与所述阀座之间可形成开闭配合关系，所述阀芯上部沿其位移方向设置有条形槽；所述阀体上转动连接有摆杆，所述摆杆一端伸入所述条形槽内部，另一端与所述空心浮球组件固定连接；所述摆杆高度小于所述条形槽高度，以使所述摆杆端部能够在所述条形槽内上下摆动。

优选地，所述阀芯和所述阀体之间设置有导向套，所述阀芯底部设置有轴肩，所述轴肩上表面与所述导向套下表面之间可形成限位配合关系，所述轴肩下表面与所述阀座之间可形成开闭配合关系。

进一步地，所述轴肩表面包覆有橡胶层。

进一步地，所述阀体侧面设置有支座，所述支座通过销轴与所述摆杆转动连接。

进一步地，所述空心浮球组件包括长杆和空心浮球，所述长杆一端与所述摆杆固定连接，另一端与所述空心浮球固定连接；所述长杆和所述摆杆的延长线处于同一直线上。

进一步地，所述上下液位控制阀需满足以下条件：

G×K＞P×(S-d)，K＝L2/L1；

其中G为空心浮球的重量，L2为支点到空心浮球中心的距离，L1为支点到摆杆左端的距离，P为阀体内设计工作压力，S为轴肩在水平面上的投影面积，d为阀芯上部在水平面上的投影面积。进一步地，S＞2d。

进一步地，所述上下液位控制阀需满足以下条件：

C-B＞2A；

其中，C为条形凹槽高度，B为摆杆高度，A为阀芯开关行程。

进一步地，所述阀体为T型结构。

一种储液箱，所述储液箱包括如前任一项所述的上下液位控制阀。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本实用新型采用自保持型阀芯的独特结构设计，使得阀芯存在较大的空行程，且空行程大于阀芯运动行程，能够保证该阀门必须在较高液位时才能关闭且必须在较低液位时才能开启，从而避免了阀门的频繁开启和关闭。

附图说明

图1是本实用新型上下液位控制阀的剖面结构示意图；

图2是本实用新型上下液位控制阀的关闭状态下结构示意图；

图3是本实用新型上下液位控制阀的开启状态下结构示意图；

图4是本实用新型上下液位控制阀开启前的结构示意图(液位一)；

图5是本实用新型上下液位控制阀的阀门全开的结构示意图(液位二)；

图6是本实用新型上下液位控制阀的开启过程中的结构示意图(液位三)；

图7是本实用新型上下液位控制阀的开启过程中的结构示意图(液位四)；

图8是本实用新型上下液位控制阀的阀门开启瞬间的摆杆和空心浮球组件的受力分析图；

图9是本实用新型上下液位控制阀中各参数的标记图；

图10是本实用新型上下液位控制阀作为先导阀使用时的结构示意图(阀门关闭)；

图11是本实用新型上下液位控制阀作为先导阀使用时的结构示意图(阀门开启)。

附图标记：1、阀体；2、阀芯；21、条形槽；22、轴肩；3、阀座；31、出水通道；4、空心浮球组件；41、长杆；42、空心浮球；5、摆杆；6、支座；61、销轴；62、支点；7、导向套；8、储液箱。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。

如图1-11所示，本实用新型提供一种上下液位控制阀，包括阀体1、阀芯2、阀座3和空心浮球组件4，所述阀座3设置于所述阀体1出水口，所述阀座3中部贯通设置有出水通道31；所述阀芯2设置于所述阀座3上方的阀体1上并可垂向移动，所述阀芯2与所述阀座3之间可形成开闭配合关系，所述阀芯2上部沿其位移方向设置有条形槽21；所述阀体1上转动连接有摆杆5，所述摆杆5一端伸入所述条形槽21内部，另一端与所述空心浮球组件4固定连接；所述摆杆5高度小于所述条形槽21高度，以使所述摆杆5端部能够在所述条形槽21内上下摆动，因此在摆杆5驱动阀芯2运动时，有较大的空行程。

阀体1结构为T型，左侧为进水侧，下侧为出水侧，顶部为工艺孔。进水侧通过螺纹与管道连接，出水侧通过螺纹固定一个阀座3，顶部开孔处通过螺纹安装一个导向套7，阀芯2从导向套7穿过。阀体1与管道连接的螺纹、与阀座3和底盖连接的螺纹均采用的是管螺纹，可以通过螺纹/密封胶/生料带等方式实现螺纹密封，故图中螺纹未单独设置密封件。阀体1出口侧面设有一支座6，支座6上加工一圆孔，通过现在与摆杆5铰接，使摆杆5绕销做摆动。

导向套7的外部为螺纹，通过螺纹固定于阀体1上，内部有一精加工的导向孔，使阀芯2可以从中间穿过，并可以在导向套7上滑动，在导向套7与阀芯2之间设有密封。阀芯2上部主体型式为圆柱形并设置有密封圈槽，底部设有一轴肩22，在轴肩22处包覆橡胶或镶嵌橡胶，作为阀芯2的密封部分使用。

阀座3顶部设有密封面，当阀芯2处于最低位置，阀座3顶部密封面与阀芯2底部橡胶接触，实现阀门的关闭和密封。阀座3中心的出水通道31为一圆柱形孔，为过流断面。阀座3外圆设有螺纹和阀体1固定。

摆杆5中间位置设有一圆柱孔，通过销轴61与阀体1铰接后，绕销摆动。摆杆5左侧端部为半圆形，插入阀芯2的条形槽21中，在摆动时可以推动阀芯2上下运动。摆杆5右侧端部设有一螺纹孔，与空心浮球组件4的长杆41通过螺纹固定。

所述空心浮球组件4包括长杆41和空心浮球42，所述长杆41一端具有螺纹与所述摆杆5固定连接，另一端与所述空心浮球42固定连接；所述长杆41和所述摆杆5的延长线处于同一直线上。空心浮球42单独置于水中时，可以稳定的漂浮在水面上。

(1)本实用新型所提供的自动保持型阀芯2结构，其阀芯2向下运动为关，向上运动为开。

1.1、当阀门处于关闭或接近关闭状态时，轴肩22在水平面上的投影面积S大于阀芯2上部在水平面上的投影面积d，因此会持续受到水压推力作用，方向为向下，使密封贴合更加紧密，即使压力有波动，亦能保持在关闭状态，不会出现关闭了又突然开启的现象，如图2所示。

1.2、当阀门处于全开或接近全开状态时，阀芯2贴住顶部导向套7。此时水流绕过阀座3的四周，在阀芯2与阀座3之间的开口处发生流向突变，向下流出阀座3流道，因此会在阀芯2上形成一个由于水流方向突然大转弯而形成的反推力，该反推力的方向是向上的，与阀门开启方向一致，在该力量的作用下，阀芯2会保持在全开位置，不会出现开启了又突然关闭的现象，如图3所示。

(2)、上下液位控制

现有市面上的空心浮球42式液位控制阀，均是作为单一液位控制。即水箱(水池)达到设定液位即关闭，低于该液位又将开启。区别于一般产品，本发明的最主要特点是：阀门在达到设定最高液位时自动关闭；同时在液位下降后，必须下降较大的幅度，达到一个较低的液位，阀门才会开启；而一旦阀门开启后，液位开始上升，必须再次达到设定的最高液位，阀门才会关闭。因此实现了阀门关闭和开启的上下两个独立液位自动控制。其实现原理需结合前述“自动保持型阀芯2结构”的论述，首先通过阀门在开启和关闭过程中的四个关键状态来进行阐述。

2.1、开启前的状态

图4中，假设空心浮球组件4的浮力与重力相等，此时的液位为“液位一”。空心浮球组件4刚好处于平衡状态，即空心浮球组件4的浮力与重力相等。那么，摆杆5与阀芯2凹槽顶部已经接触，但无相互作用力。

2.2、开启瞬间的状态变化

当液位继续下降至“液位二”时。空心浮球组件4的浮力大幅下降，在空心浮球组件4重力与浮力差值作用下，通过摆杆5的杠杆效应，推动阀芯2向上运动，使阀门打开。此时，分析摆杆5和空心浮球组件4的受力状态。如图8所示。

当(G-F浮)*L2＝P*(S-d)*L1时，阀芯2达到平衡状态，液位继续下降，阀门即开启。

而一旦阀门开启，阀芯2受到的水压力即快速下降。空心浮球42会快速向下运动至液位二，使空心浮球42的重力和浮力相等，再次处于平衡状态。而在空心浮球42向下运动的过程中，摆杆5推动阀芯2向上继续运动，直至全开。如图5所示。

2.3、关闭前的状态

阀门开启后，水箱液位不断上升，空心浮球42在浮力作用下向上摆动，带动摆杆5左侧向下摆动，由于阀芯2矩形槽高度比摆杆5高度高，因此在此液位上升过程中，摆杆5无法推动阀芯2运动。直至当上升至“液位三”时，摆杆5与阀芯2矩形槽底部开始接触。如图6所示。

2.4、关闭瞬间的状态

当水箱液位继续上升，阀芯2即在杠杆机构作用下，开始向下运动。直至液位上升至“液位四”，阀芯2与阀座3接触，阀门达到关闭状态。如图7所示。

2.5、实际的效果

结合2.1-2.4的论述。阀门应在液位二时开启，在液位四时关闭。很显然，液位四远高于液位二，因此能够保证该阀门必须在较高液位时才能关闭且必须在较低液位时才能开启，从而避免了阀门的频繁开启和关闭。

(3)、不受液位波动影响

在一般的单一液位控制空心浮球42式液位控制阀中，如果用户水箱(水池)液位有较大波动，极容易导致阀门频繁的开启和关闭，导致系统不稳定。本发明可以避免一般的液位波动对阀门的开关影响。

根据前文的论述，由于自保持型阀芯2的独特结构设计，并且阀芯2存在较大的空行程，且空行程大于阀芯2运动行程。因此液位三必定高于液位一。

因此在具有一般液位波动的水箱中，当水箱液位低于液位一，向液位二下降的过程中，阀门可能在液位一与液位二之间由于液位波动而瞬间打开；而一旦阀门打开，即仍可在空心浮球42浮力作用和阀芯2结构作用下，保持在全开状态。

当水箱液位高于液位三，向液位四上升过程中，阀门可能在液位三与液位四之间由于液位波动而瞬间关闭；而一旦阀门关闭，即可以在阀芯2的结构作用下，保持在全关状态。

因此，只要液位三高于液位一，即便水箱有一定的液位波动，阀门在开关过程中，仍然能够做到达到较高液位关闭，达到较低液位开启，且能够实现稳定的保持在开启/关闭状态的效果。

(4)、多种用法

4.1、本发明可以单独安装在储液箱8的进水口使用，如图4-7所示；

4.2、亦可以作为水控式空心浮球阀的先导阀使用；其原理如图10-11所示，适合作为先导阀使用。

(5)、关键参数，如图9所示：

5.1、摆杆与长杆组成的杠杆机构，放大比为K，K＝L2/L1；G为空心浮球的重量，L2为支点62到空心浮球中心的距离，L1为支点62到摆杆左端的距离，P为阀体内设计工作压力，S为轴肩在水平面上的投影面积，d为阀芯上部在水平面上的投影面积。

以上参数应满足以下要求：G*K＞P*(S-d)；为保证阀门关闭可靠，应保证S＞2d。

5.2、阀芯上部的条形槽高度为C，摆杆高度为B，阀芯开关行程为A。为保证阀门开关过程中有足够的空行程，应保证：C-B＞2*A。

依据本实用新型的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本实用新型的一种上下液位控制阀及储液箱，并且能够产生本实用新型所记载的积极效果。

如无特殊说明，本实用新型中，若有术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此本实用新型中描述方位或位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以结合附图，并根据具体情况理解上述术语的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，本实用新型中，若有术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型做任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本实用新型的保护范围之内。

以上所述仅仅是本实用新型的优选实施方案，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方案。在本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干修改、补充或改用类似的方法替代，这些也应视作本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种上下液位控制阀，包括阀体(1)、阀芯(2)、阀座(3)和空心浮球组件(4)，其特征在于：所述阀座(3)设置于所述阀体(1)出水口，所述阀座(3)中部贯通设置有出水通道(31)；所述阀芯(2)设置于所述阀座(3)上方的阀体(1)上并可垂向移动，所述阀芯(2)与所述阀座(3)之间可形成开闭配合关系，所述阀芯(2)上部沿其位移方向设置有条形槽(21)；所述阀体(1)上转动连接有摆杆(5)，所述摆杆(5)一端伸入所述条形槽(21)内部，另一端与所述空心浮球组件(4)固定连接；所述摆杆(5)高度小于所述条形槽(21)高度，以使所述摆杆(5)端部能够在所述条形槽(21)内上下摆动。

2.根据权利要求1所述的上下液位控制阀，其特征在于：所述阀芯(2)和所述阀体(1)之间设置有导向套(7)，所述阀芯(2)底部设置有轴肩(22)，所述轴肩(22)上表面与所述导向套(7)下表面之间可形成限位配合关系，所述轴肩(22)下表面与所述阀座(3)之间可形成开闭配合关系。

3.根据权利要求2所述的上下液位控制阀，其特征在于：所述轴肩(22)表面包覆有橡胶层。

4.根据权利要求2所述的上下液位控制阀，其特征在于：所述阀体(1)侧面设置有支座(6)，所述支座(6)通过销轴(61)与所述摆杆(5)转动连接。

5.根据权利要求2所述的上下液位控制阀，其特征在于：所述空心浮球组件(4)包括长杆(41)和空心浮球(42)，所述长杆(41)一端与所述摆杆(5)固定连接，另一端与所述空心浮球(42)固定连接；所述长杆(41)和所述摆杆(5)的延长线处于同一直线上。

6.根据权利要求5所述的上下液位控制阀，其特征在于：所述上下液位控制阀需满足以下条件：

G×K＞P×(S-d)，K＝L2/L1；

其中G为空心浮球的重量，L2为支点到空心浮球中心的距离，L1为支点到摆杆左端的距离，P为阀体内设计工作压力，S为轴肩在水平面上的投影面积，d为阀芯上部在水平面上的投影面积。

7.根据权利要求6所述的上下液位控制阀，其特征在于：S＞2d。

8.根据权利要求1所述的上下液位控制阀，其特征在于：所述上下液位控制阀需满足以下条件：

C-B＞2A；

其中，C为条形槽高度，B为摆杆高度，A为阀芯开关行程。

9.根据权利要求1所述的上下液位控制阀，其特征在于：所述阀体(1)为T型结构。

10.一种储液箱，其特征在于：所述储液箱(8)包括权利要求1-9任一项所述的上下液位控制阀。