CN2295093Y

CN2295093Y - 水力气控式增压控制阀

Info

Publication number: CN2295093Y
Application number: CN 96208065
Authority: CN
Inventors: 朴龙奎
Original assignee: Individual
Current assignee: No15 Inst No1 Academy China Space Sci & Tech Group Co
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 1998-10-21
Anticipated expiration: 2006-04-25

Abstract

本实用新型涉及一种水力气控式增压控制阀。它包括:下部水力止回阀和上部组合式气控阀两部分,用螺栓固紧成一个整体结构。在气压水罐的氮气增压系统上,采用该阀控制气锁式减压阀,在平时,气压水罐压力Pq无论怎样变化,该阀始终保持控制压力Pk=Pqmax,锁紧关闭减压阀,严防氮气泄漏。一旦有火警,立刻排除控制压力(Pk=o),解除减压阀的锁紧状态,对气压水罐实施氮气增压,迫使罐内水通过该阀,大量流入消防管网,实施停电情况下的自动给水消防。这是一种高密封性、高可靠性,并具有识别能力,几乎不需维护,不依靠任何电力的一种水力气控式增压控制阀。它的出现,将对改进高层建筑消除给水系统产生深远影响。

Description

水力气控式增压控制阀

本实用新型涉及一种水力气控式增压控制阀。专门用于气锁式减压阀的自动控制。

至今为止，氮气增压消防给水设备，例如：北京长城给水设备厂的XQG系列消防气压给水设备等，它们的氮气增压系统都由高压氮气瓶、气体减压阀、电磁阀、蓄电池以及其管路等组成的。在平时，减压阀处于调节状态，而电磁阀处于关闭状态，一旦有火警，则依靠蓄电池的电力，通电打开电磁阀，使氮气瓶内高压氮气在减压阀上降压之后，流入气压水罐增压，迫使其内的水迅速流入消防管网，实施在停电情况下的自动消防。

然而，对气压水罐的这种氮气增压方案存在很难长久维持氮气瓶高压，维护管理蓄电池很麻烦等问题。至今还未找到一个成功之例。

于是，本发明人在另一实用新型专利申请(申请号：96209032.8)上，提出了采用气锁式减压阀，取代上述普通减压阀，在平时用控制气压Pk，锁紧关闭减压阀，严防氮气泄漏，而有火警时，立刻排掉控制气压(Pk≈0)，解除减压阀的锁紧状态，迅速增压气压水罐，这样一种新的氮气增压方案。然而，在该实用新型中，还未解决怎样长期维持控制气压Pk，又怎样识别不同情况，防止误动作，有火警时怎样迅速泄掉控制压力(Pk≈0)等问题。

鉴于以上情况，本实用新型的目的是提供一种水流力为动力的气控式增压控制阀(简称增压控制阀或ZK阀)，用它来适时控制气锁式减压阀，以便在停电情况下不依靠任何电力，高可靠地实施氮气增压消防给水。采用这样一种阀控制气锁式减压阀的水力气控式氮气增压系统，本文简称SQDZ系统。

下面，结合附图，介绍本实用新型-水力气控式增压控制阀的主要结构和工作原理。

图1是本实用新型-ZK阀的主要结构。

图2是采用SQDZ系统的消防给水系统。

本实用新型-水力气控式增压控制阀，见图1。它包括：下部的水力止回阀(I)和上部的组合式气控阀(II)，这两部分用四个螺栓(III)拧紧成一个整体结构。

1.下部水力止回阀

在由本体(1.1)、进水管(1.2)和排水管(1.3)这三部分焊接成一体的角式阀体(I)内，放入主弹簧(1.6)和带有顶杆(1.7)的止回活门(1.8)，然后在阀体上端面的中心孔内套上阀盖(1.4)，拧紧四个螺栓(1.5)，构成下部的水力止回阀部分，而插入本体(1.1)下端中心孔的进水管(1.2)，其上端面是刀口型密封阀座，该阀座上表面的止回活门(1.8)，其下端面是用螺塞(1.10)固紧的橡胶衬垫(1.9)，该活门的导向杆在阀盖(1.4)的中部导向孔内可上下移动，借助主弹簧(1.6)向下关闭阀座，而导向杆上部的顶杆(1.7)穿过阀盖顶部中心的小O形圈，向上延伸到离排气阀座(2.5)的上表面相差δ＝2～3mm的间隙。

2.上部组合式气控阀(II)

它是在公用阀体(2.1)上组合了入口止回阀、中部排气阀、水控截止阀、手操纵阀等的一种组合式气控阀。把阀体(2.1)的内部分隔成进气腔(A)、气锁腔(K)、控制腔(B)、截止腔(C)以及排气腔(D)等，该阀体中心孔的上段部为气锁腔(K)，下段部为控制腔(B)，然后把阀体上部的(A)、(K)、(D)三腔和阀体下部的(B)和(C)两腔分别打横向孔各自连通，而阀体右边的(C)和(D)两腔从阀体上部打纵向孔连通的。

在阀体(2.1)左上方的进气腔(A)内放入止回弹簧(2.4)和进气活门(2.3)，在该腔上部螺纹孔内拧紧进气管接头(2.2)，这个管接头的上部中心是d₀＝φ0.5mm的限流孔，而其下端面是刀口型密封阀座，其阀孔用金属与橡胶硫化成一体的进气活门(2.3)，借助弹簧(2.4)向上关闭，由此构成气控阀(II)的入口止回阀。

在阀体中心孔下段部的控制腔(B)内，从下向上压入横向开有四个排气孔的刀口型密封阀座(2.5)，中心孔上部气锁腔(K)内放入和进气活门完全相同的排气活门(2.6)、副弹簧(2.7)，在该腔上部螺纹孔内拧紧气锁管接头(2.8)，构成阀体中部的排气阀。这时，排气活门(2.6)应在气锁管接头中部的导向孔内可上下移动，借助弹簧(2.7)，向下关闭阀座(2.5)，只有水力阀(I)的活门开度h大于顶杆(1.7)的间隙δ，才能顶开这个排气活门。

在阀体(2.1)的右下部截止腔(C)的内螺纹孔，拧紧水控管接头(2.9)，其中部空腔内套入水控活塞(2.10)和返回弹簧(2.11)，弹簧中部的活塞杆左端面是一种锥形活门，由此构成气控阀(II)的水控截止阀。从水控管接头进入消防泵水压Px，则向左推动活塞(2.10)，关闭控制腔(B)的排气通道。反之，Px＝0时，返回弹簧(2.11)向右推动活塞，打开(B)腔的排气通道。

最后，在阀体(2.1)的右上部排气腔(D)，其右端内螺纹上，拧紧小螺盖(2.12)，其中部螺纹孔拧上手动阀杆(2.13)，阀杆左端面是一种柱塞形活门，由此构成气控阀(II)的手操纵阀，拧紧阀杆，则关闭气锁腔(K)的横向排气通道。

以上所述增压控制阀用于氮气增压的消防给水系统上时，其管路连接，如图2。在图中 ZB-增压泵， XB-主消防泵， QS-气压水罐，

LJ-水流指示器， ZK-本实用新型增压控制阀， N₂-氮气瓶，

QP-气瓶阀， QY-气锁式减压阀， J-截止阀，

QA-气锁式安全阀， P₁-QY阀入口压力， P₂-QY阀出口压力，

Pk-ZK阀控制压力， Pq-QS罐顶部气压。

在这时，ZK阀的进水管(1.2)与QS罐底部用导管连接，而排水管(1.3)与消防泵(XB)的给水管连接，在该泵出口引出一根水控管与ZK阀的水控管接头(2.9)连接，然后，从QY阀出口的气压水罐增压导管上引出一根气控管与ZK阀的进气管接头(2.2)相连接，最后，把气锁管接头(2.8)用导管连接到QY阀的气锁部分。在图2中，锁线框内部分为SQDZ系统。

下面结合图1和2，按其使用步骤，进一步介绍本实用新型-增压控制阀的工作原理。

1.在调节SQDZ系统之前，首先关闭QY阀出口增压导管上的截止阀(J)，然后启动增压水泵(ZB)，给消防管网和气压水罐(QS)灌水。这时，QS罐的顶部气压Pq随罐内水位的上升而逐步升高，当达到所要求的消防压力Px时，停止水泵的运转。

2.反时针方向拧松ZK阀上的手动阀杆(2.13)，打开气锁腔(K)的横向排气通道，使该腔压力Pk＝0。在这时气锁式减压阀(QY)处于解锁关闭状态。

3.打开氮气瓶(N₂)顶部的气瓶阀(QP)，高压氮气P₁流入QY阀的高压腔，然后把减压阀的出口压力P₂调节到

P₂＝Px+(0.05～0.06)，MPa比消防压力Px略大于半个大气压力。

在这时，QY阀出口压力P₂经进气管接头(2.2)的限流孔(d₀)，顶开进气活门(2.3)进入A、K两腔，再经K腔的横向排气通道和D腔向外界排气，使气锁腔(K)的压力Pk≈0。

4.顺时针方向拧紧手动阀杆(2.13)，关闭K腔的横向排气通道，则进入该腔的氮气经气锁管接头(2.8)，压入QY阀的气锁部分，锁紧关闭减压阀，严防氮气从减压活门泄漏。与此同时，锁住安全阀(QA)，防止气压水罐的顶部气压Pq从安全阀泄漏。

5.当K腔压力上升到Pk＝P₂时，打开截止阀(J)，使SQDZ系统从调节状态转入警戒状态。从此开始，无论消防管网是否漏水，QS罐压力怎样变化，ZK阀始终保持K腔压力Pk＝Pqmax状态，防止减压阀(QY)的误动作。

6.一旦发生火警，消防管网大量用水，则Pq压力的作用下，QS罐内的水经ZK阀，以大流量流入消防管网，止回活门(1.8)的开度h很快超过顶杆间隙δ，顶开排气活门(2.6)，气锁腔(K)内气体迅速从排气阀座(2.5)，经B→C→D腔排出，在这时由于限流孔d₀的进气面积远小于阀座(2.5)的刀峰Ds的排气面积，使气锁腔压力Pk≈0，从而解除气锁式减压阀(QY)的锁紧状态。于是，氮气瓶(N₂)的高压氮气经QY阀减压到消防压力Px之后，大量流入QS罐顶部，迫使罐内的水继续通过ZK阀，大量流入消防管网，实施停电情况下的自动消防。

7.当备用电源投入供电，水流指示器(LJ)发出信号，启动主消防泵(XB)，则该泵出口的压力水Px，从ZK阀上的水控管接头(2.9)流入，向左推动水控活塞(2.10)，关闭控制腔(B)的横向排气通道。在这时，从进气管接头(2.2)流入气锁腔(K)的氮气因无处泄漏，重又上升到Pk＝Px，再次锁紧关闭QY阀，停止对QS罐的氮气增压，从此转入消防水泵的给水消防状态。

综上所述，本实用新型增压控制阀，具有如下技术特征：

1.止回活门(1.8)的打开高度h与该活门上下压力差成正比，随着活门流量的增加这个压力差亦增加，换言之，活门开度与水流力成正比。于是，增压控制阀仅仅借肋消防管网用水时的水流力，适时控制气锁腔压力Pk，从而根本上不依靠蓄电池等任何电力，很适用于停电情况下的自动消防。

2.气锁腔(K)内的控制压力Pk，取决于该腔进出口限流面积的大小。当关闭排气阀座(2.5)，K腔的出口排气面积等于零，则该腔压力等于进口压力，即Pk＝Pq，从而，锁紧关闭QY阀。但是，排气活门(2.6)被顶开，惝开K腔的排气口，则该腔压力服从如下双重限流公式：

Pk＝(d₀/Ds)²×Pq (1)式中， d₀-进气管接头(2.2)的限流孔直径；

Pq-该管接头前边的进气压力；

Ds-阀座(2.5)的刀峰直径。

取d₀＝φ0.5，Ds＝φ6.6，Pq＝1.0MPa，则Pk＝0.0057 MPa≈0，从而解除QY阀的锁紧关闭状态。

采用这样一种气体的双重限流原理，以开闭排气活门(2.6)之简单方法，控制气锁式减压阀(QY)。

3.采用进气活门(2.3)、顶杆间隙δ以及水控活塞(2.10)，自动识别平时停电、消防管网漏水、消防时有电等三种不同情况，防止QY阀的误动作。

1).在平时发生停电，消防管网又漏水，则QS罐压力Pq下降，但是由于进气活门(2.3)的止回作用，可长期保持K腔压力Pk＝Pqmax状态，防止QY阀的误动作。

2).一般消防管网都有微量漏水，但其流量不大，止回活门(1.8)的开度h＜δ，不能顶开排气活门(2.6)，K腔压力Pk不会因消防管网漏水而丝毫变化。

3).当发生火灾，倘若还供电的情况下消防管网用水，则水流指示器(LJ)发出用水信号，启动主消防泵(XB)，该泵的出口水压Px，立刻向左推动水控活塞(2.10)，关闭控制腔(B)的横向排气孔。在这种情况下虽然顶开了排气活门(2.6)，但K腔压力几乎不变化，QY阀亦然处于锁紧状态。

只有发生火灾，没有电的情况下消防管网大量用水时，ZK阀才解除QY的锁紧关闭状态，对QS罐实施氮气增压。

4.进气活门(2.3)和排气活门(2.6)的硫化橡胶部分是在刀口型密封阀座上，主要靠气锁腔的气压Pk压紧的。刀口上形成的密封比压Pm与Pk的比值

m＝Pm/Pk≈(Ds/4b) (2)式中， Ds-阀座的刀峰直径；

b-刀口的密封宽度。

当Ds＝φ6.6，b＝0.6时，m＝2.75，远大于橡胶密封所要求的垫片系数[m]＝0.8，不会发生气体泄漏，可长期维持气锁腔的Pk＝Pqmax状态。

由此可见，本实用新型-增压控制阀，具有密封性高，在平时，能自动识别不同情况，防止QY阀误动作，几乎不需要维护管理，一旦有火警，则不依靠任何电力，以简单的双重限流原理立刻解除QY阀的锁紧关闭状态，迅速增压气压水罐，高可靠地实施停电情况下的自动给水消防等优点。采用本阀控制气锁式减压阀的水力气控式氮气增压系统，实属国际首创，将会改进高层民用建筑的消防给水系统产生深远的影响。

实施例：ZK-65型增压控制阀

1.设计参数

1).水力止回阀口径： φ65mm；

2).最高使用压力： Px＝1.6MPa；

3).消防流量： Qx＝10L/S；

4).进气管接头的限流孔直径： d₀＝φ0.5mm；

5).排气阀座的刀峰直径： Ds＝φ6.6mm；

刀口宽度： b＝0.6mm；

6).顶杆间隙： δ＝2mm。

2.气锁腔(K)的密封试验

1).堵住气锁管接头(2.8)；

2).K腔充气压力： Pk＝0.7MPa；

3).泄掉进气管接头前压力： Pq＝0MPa；

4).浸入水中检查：不漏；

5).观察一个星期后K腔压力；亦然是Pk＝0.7MPa，未漏。

3.水力试验

止回活门开度	活门流量	活门压差
止回活门开度	活门流量	活门压差	(mm)	(L/S)	(MPa)
h≤2＝δ	0.5	ΔP＝0.015	(mm)	(L/S)	(MPa)
h≤2＝δ	0.5	ΔP＝0.015	h＝4	2.14	ΔP＝0.035
h＝16(全开)	10	ΔP＝0.053	h＝4	2.14	ΔP＝0.035

4.与QY150-10/20减压阀的匹配试验

1).ZK阀与QY阀之间管路： φ8×1×2000mm；

2).QS罐压力： Pq＝0.7MPa；

3).突然打开ZK阀的出水管时，QY阀的解锁时间： ≈0.5s；

4).突然关闭出水管时，QY阀的锁紧关闭时间： ≈0.75s。

Claims

1.涉及一种水力气控式增压控制阀，专门用于气锁式减压阀的自动控制，它包括：下部水力止回阀部分(I)和上部气控阀部分(II)，两部分用四个螺栓(III)拧紧成一个整体，其特征在于：

在由本体(1.1)、进水管(1.2)和排水管(1.3)这三部分焊接成一体的角式阀体(I)内，放入主弹簧(1.6)和带有顶杆(1.7)的止回活门(1.8)，然后在阀体上端面的中心孔内套上阀盖(1.4)，拧紧四个螺栓(1.5)，构成下部的水力止回阀部分，而插入本体(1.1)下端中心孔的进水管(1.2)，其上端面是刀口型密封阀座，该阀座上表面的止回活门(1.8)，其下端面是螺塞(1.10)固紧的橡胶衬垫(1.9)，该活门的导向杆在阀盖(1.4)的中部导向孔内可上下移动，借助主弹簧(1.6)向下关闭阀座，而导向杆上部的顶杆(1.7)穿过阀盖顶部中心的小O形圈，向上延伸到离排气阀座(2.5)的上表面相差δ＝2～3mm的间隙；

上部气控阀(II)是公用一个阀体(2.1)，组合入口止回阀、中部排气阀、水控截止阀、手操纵阀等的一种组合式气控阀，把阀体(2.1)的内部分隔成进气腔(A)、气锁腔(K)、控制腔(B)、截止腔(C)以及排气腔(D)等，然后把上部的(A)、(K)、(D)三腔和阀体下部的(B)、(C)两腔分别打横向孔各自连通，又把阀体右边的(C)和(D)两腔从阀体上部打一个纵向孔，使两腔连通；然后，首先在这个阀体左上方的进气腔(A)内，放入止回弹簧(2.4)和进气活门(2.3)，在该腔上部螺纹孔拧紧进气管接头(2.2)，这个管接头的上部中心孔do为限流孔，而其下端面是刀口型密封阀座，其中心的阀孔用金属与橡胶硫化成一体的进气活门(2.3)，借助弹簧(2.4)的力向上关闭，构成了入口止回阀部分；其次，在阀体中心孔下段部的控制腔(B)内，从下向上压入横向开有四个排气孔、刀峰直径为Ds的刀口型密封阀座(2.5)，并在该中心孔上段的气锁腔(K)内放入和进气活门完全相同的排气活门(2.6)、副弹簧(2.7)，然后在K腔上部的内螺纹孔拧紧气锁管接头(2.8)，把副弹簧(2.7)和排气活门(2.6)置于该管接头中部导向孔内，借助副弹簧力向下关闭排气阀座(2.5)，当止回活门(1.8)的顶杆(1.7)向上顶开排气活门(2.6)时，从刀口型密封阀座(2.5)排出气锁腔(K)内气体，由此构成阀体的中部排气阀；再次，位于阀体(2.1)右下部的截止腔(C)，其内螺纹孔拧紧水控管接头(2.9)，该管接头中部空腔内套入水控活塞(2.10)和返回弹簧(2.11)，弹簧中部的活塞杆左端面为一种锥形活门，从管接头右边压入消防泵水压Px，则向左推动活塞(2.10)，关闭控制腔(B)的横向排气通道，反之，当Px＝0时，返回弹簧(2.11)向右推动活塞，打开该排气通道，由此构成阀体右下部的水控截止阀；最后，位于阀体(2.1)右上部的排气腔(D)，在其内螺纹孔拧紧小螺盖(2.12)，其中心螺纹孔内拧上手动阀杆(2.1 3)，该阀杆左端部为柱塞形活门，拧紧该阀杆，关闭气锁腔(K)的横向排气通道，由此构成了阀体右上部的手操纵阀。

2.权利要求1所述水力气控式增压控制阀，其特征在于：进气管接头(2.2)的限流孔直径d₀(＝0.5mm)远小于刀口型密封阀座(2.5)的刀峰直径Ds(＝6.6mm)。