CN2510675Y - 电控式虹吸破坏阀 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于虹吸式管道的电控式虹吸破坏阀,该阀的电磁驱动机构包括电磁铁本体、杆杠放大机构,电磁铁本体中的动铁心与杆杠放大机构中的动力臂相顶压,杆杠放大机构中的阻力臂与阀轴相铰接;该阀的电控装置是:位置检测器的检测端贴近阀门,其开关型输出端串在与电源和继电器线圈之间,继电器的常闭触点和常开触点分别与变压器初级和变压器次级连接,其公共触点接电磁铁励磁线圈上。该阀不仅结构简单、实用可靠、还具有体积小和造价低的优点,并能长期稳定地工作。

Description

电控式虹吸破坏阀

本实用新型涉及给排水工程的一种防止高位水沿虹吸式管道倒流的装置，特别是涉及虹吸流道的虹吸破坏阀。

虹吸破坏阀是用于江河提水泵站、虹吸式流道的常用设备，在水泵机组发生事故、失电或正常停泵需要水道断流时，为了防止水泵机组飞逸反转，确保机组设备的安全，需迅速开启虹吸破坏阀阀门，让空气进入流道，破坏阀内真空以到达切断水流的目的。目前，在大中型泵站上所用的虹吸破坏阀启闭阀门的动力机构大多数是采用汽缸来驱动动阀门启闭，其缺点一，气泵的工作电源一般使用机组系统电源，工作状态易受失电事故的影响，至使阀门不能及时开启，流道内真空不能有效破坏，高位水将沿虹吸管道倒流，严重时危及水泵机组的安全；缺点二，由于采用汽缸来作为动力，需要气源的输送、控制和蓄能保压构成一套复杂的供气动力系统。因此，造成了汽缸驱动系统机构复杂、体积大、故障率高和可靠性差等缺陷。为了克服上述缺陷，国内曾有人提出一种利用复位弹簧释放机械能开启阀门和采用电磁力驱动摇臂组件位移来关闭阀门的电动真空破坏阀，如中国专利CN2033871U所公告的这种电动真空破坏阀。该技术方案是，开阀控制机构由跳闸电磁铁控制脱扣器与摇臂组件脱扣，使套在导向轴上的复位弹簧复位带动与动阀门相连接的导向轴上行使阀门开启；其关闭阀门的控制机构是由关阀电磁铁所产生的电磁力通过摇臂一端向下作用在导向轴头部的压盖上，使阀门关闭。虽然该技术方案解决了在水泵机组失电情况下，能使阀门开启的问题，但是，由于该阀电磁驱动机构颇为复杂，阀门开启和关闭由两只电磁铁分别控制相应两套的机械位移机构。因此，该实用新型的电动真空破坏阀仍然存在动力机构复杂和可靠性差的缺陷。

本实用新型的目的是提供一种具有结构简单、可靠实用的驱动控制装置的电控式虹吸破坏阀，它能在机组系统失电时迅速自动开启阀门，系统恢复供电后，又能迅速关闭阀门。而且使虹吸破坏阀能长期稳定地工作。

该电控式虹吸破坏阀，包括阀体、阀轴、装在一根阀轴上的两阀瓣、一只套在阀轴一端的复位弹簧、一个由电磁铁本体、位移机构组成的电磁驱动装置和一个用于控制电磁铁本体工作电流转换的电控装置；

所述的位移机构是一个杠杆式机构，其作用是放大由电磁力产生的位移距离，所述的电磁铁本体中的动铁心与杆杠机构中的动力臂相顶压，杆杠机构中的阻力臂与阀轴相铰接；

所述的电路控制装置包括用于检测阀门关闭的终止位置检测器、继电器和电源变压器，终止位置检测器的检测端贴近阀门，其开关型输出端串在电源与继电器线圈之间，所述继电器的触点用于控制电磁铁工作电压的切换，其常开触点和常闭触点分别连接在电源变压器初级绕组和次级绕组上，公共触点与所述电磁铁励磁线圈相连接。

为了提高杠杆机构放大的位移距离精确度，杠杆机构可以是由一根摆杆，在其下端固接一段扇形齿轮，其扇形齿轮与齿条齿合，齿条牵动阀轴移动。

为了减小电磁铁励磁绕组线间电阻，增大其初始电磁吸力，作为本实用新型的另一种改进，电磁铁励磁线圈可以采用多绕组并联形式，与此相匹配电源变压器的次级也采用多绕组并联形式、继电器也选用的带多组触点的继电器。

与现有技术相比，本实用新型的电控式虹吸破坏阀不仅自动化程度高、驱动控制装置结构简单、实用可靠、还具有体积小和造价低的优点，能在系统失电、停电的情况下，通过复位弹簧复位迅速开启阀门，在系统恢复供电时，通过电磁驱动控制装置及时将阀门关闭。而且，本实用新型的电控式虹吸破坏阀使用检测电路来反映阀门的闭合状态，通过限位装置来控制继电器动作或不动作来进行高低压的切换，使电磁驱动机构处于低功耗的工作状态，并在关键运动部件外表及外套内表层采用自润滑复合材料，防止关键运动部件发生卡滞故障，从而达到保护水泵机组的安全和确保虹吸破坏阀能长期可靠稳定工作的目的。

图1是本实用新型提供的虹吸破坏阀及电磁驱动机构示意图。

图2是本实用新型提供的虹吸破坏阀及电磁驱动机构另一实施例的示意图。

图3是本实用新型的电控式虹吸破坏阀的电控装置原理图

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

在图1中，该电控式虹吸破坏阀由阀体1、轴承组件2、复位弹簧3、阀轴4、阀瓣5、阀座6、电磁驱动装置9和电路控制装置所组成。该阀体1为壶状，阀体1分为外腔和内腔即空气腔和水腔两部分，两阀瓣5即阀门串在阀轴4上。移动阀轴4可以使两阀瓣5与阀座6紧密，从而配合隔断阀体1内腔和外腔，即保持水管内真空状态使与内腔相通的虹吸出水管保持水流；或使两阀瓣5与阀座6，从而分离连通阀体1内腔和外腔，即破坏水管内的真空状态使与内腔相通的虹吸出水管切断水流。

在本技术方案中开阀装置采用一只复位弹簧3套在阀轴4的右端，在复位弹簧3顶端有一压盖，阀轴4的一端与电磁驱动装置9中杆杠放大机构连接，(杆杠放大机构将在下面电磁驱动装置中详细描述)，开阀装置主要利用弹簧的特性，在关阀时利用电磁力将弹簧3压缩储能。当机组系统失电，使用同一系统电源的电磁驱动装置9也同时失电，作用在复位弹簧3上的电磁力消失，弹簧3释放机械能复位，带动阀轴4位移，使阀门打开。

在本技术方案中的关阀装置由电磁驱动装置9和电控装置组成。电磁驱动装置9包括外壳、电磁铁本体和杆杠放大机构。所述的电磁铁本体由磁体10、励磁线圈11和动铁心13组成。电磁铁采用直流型的，因其比交流电磁铁相对来说具有功耗低和寿命长的特点，铁心采用导磁性能好、剩磁较低的低碳钢。为了减小线间的电阻，增大电磁铁的初始吸力，电磁铁励磁线圈绕组可以采用3至5组并联形式，在本实施例中采用四绕组形式较为合适。虹吸破坏阀在使用中，通常阀门是关闭的，也就是说，动铁心13长期处于不滑移状态，因此当发生事故时，易产生卡滞故障，为了提高动铁心13在导套12内滑移的机械物理性能和减摩耐腐性能，在本技术方案中，在动铁心13外面还加了一个导套12，其长度与磁体长度相等，在导套内表层采用了一种由钢板为基体、青铜丝网为中间层、塑料为表层的自润滑复合材料，以增加阀门的启闭灵活性。

在发生故障时，为了使阀体1内腔真空迅速破坏以到达切断水流的目的，就要使虹吸破坏阀的阀门开度足够大，也就是阀瓣5运动距离要不小于阀座通径的1/4。而电磁铁的磁路间隙一般不超过10mm以上，如果磁路间隙过大，将影响到电磁铁的初始吸合力，因此，上述动铁心13位移距离受到磁路间隙的限制，这就需要一套杆杠放大机构，将电磁铁所产生的电磁力通过该放大装置传递到阀轴4上。在本实施例中采用了下述结构的杆杠放大机构，该机构示意图见图1。该杆杠机构是由一根摆杠14、扇形齿轮14’和齿条15构成，摆杆14的上端与外壳内上部固定支点A铰接。所述的动铁心13与摆杆14上部适当位置相顶压。在摆杠14下端固定焊接一段扇形齿轮14’，该齿轮与位于滑槽内齿条15齿合。在外壳一侧有一开口，在开口处装有轴承组件2，滑槽固定在其上，主驱动杆8从开口处伸入与齿条15一端铰接，主驱动杆8的另一端通过一个调节部件7与阀轴4的左端头铰接。当动铁心13向左水平方向滑移时，使摆杠14下端向顺时针方向摆动，此时，齿轮14’带动齿条15也以水平方向左滑移，齿条15牵动阀轴4把阀门关闭。在动铁心13位移距离一定时，即摆杠14摆动的角度一定时，通过调整摆杠14的长度，可确定齿条15放大的位移距离。

图2给出了另一种电控式虹吸阀的示意图，其中采用了另外一种形式的杠杆机构。该装置由二级杆杠组成，摆杆17的上端与设置在外壳内的上部支点A铰接，所述动铁心13与摆杆17上部适当位置相顶压，其下端通过连接杆19与杠杆18下端铰接，在杠杆18的下部与设置在外壳内下部支点B铰接，杠杆18的上端与主驱动杆8一端铰接，主驱动杆8的另一端通过一个调节部件7与阀轴4的左端头铰接。当电磁铁本体中的动铁心13以水平方向向右推动摆杆17的上部时，使摆杆17下端以逆势针方向的摆动，该摆动力通过连接杆19推动杠杆18下端作逆势针方向转动，该转动力使杠杆18上端牵动阀轴4向动铁心13滑移的相反方向的位移，阀门关闭。

在阀门闭合后，要使阀门继续保持闭合状态，主要靠电磁铁产生的电磁力来维持，如高电压长期加载在励磁绕组11上，势必造成电磁铁温升和功耗高，易使励磁线圈11损坏。由于电磁铁工作过程中具有初始吸合电流远远大于维持吸合电流的特性，在本技术方案中采用了一种电磁铁的电控装置，使当阀门关闭后，将电磁铁的初始吸合电流切换为维持电流。该装置由行程开关SQ、继电器J、电源变压器T和整流桥AB1、AB2组成。行程开关SQ，也可用片簧等替代；主要作用是将阀门关闭的信号传递给继电器J，继电器选用直流型，因其有工作电压低、功耗小和工作可靠以及体积小的优点，其触点用于电源变压器T初级与次级之间高低电压切换。由于在本实施例中采用的是直流型继电器和电磁铁，电磁铁励磁线圈为四组绕组形式，因此，增加一组整流桥AB1用于继电器电压整流、四组整流桥AB2供于四组电磁铁励磁线圈的电压整流、电源变压器T次级绕组也采用四绕组并联输出。所述的电控装置的示意图如图3所示，在图3中，所述电源变压器T初级绕组输入端与AC交流电源相连接，在电源变压器T次级第一绕组输出端接整流桥AB1，整流桥AB1直流侧电源正极依次串联行程开关SQ，继电器线圈KA，与整流桥AB1电源负极形成回路，构成一个检测阀门关闭并控制电磁铁励磁线圈11上大小工作电流转换的检测控制电路，所述继电器的四组常闭触点并联后连接在电源变压器T初级输入端L1上，其四组常开触点相应连接在电源变压器T次级四组绕组输出端L2上，其四组公共触点与相应的四组整流桥AB2的交流侧一输入端连接。电阻R1与电容器C1串联后并联在继电器的常闭触点和公共触点之间，主要用于消除触点切换时产生的电弧。整流桥AB2的交流侧输入公共端与电源变压器T次级四组绕组输出公共端相连接，整流桥AB2的直流侧接电磁铁励磁线圈11上，其直流侧还并联了一个电容器C2，主要用于滤波。

该电控式虹吸破坏阀，其工作原理如下：

当水泵机组系统突然失电，电控式虹吸破坏阀上的电磁铁同时断电，使作用在动铁心13上的电磁力消失，这时套在阀轴4上的复位弹簧3(由于关阀时受电磁力作用压缩而储能)因外力消失，弹簧4复位释放机械能带动阀轴4向前移动使得装在阀轴上的阀瓣即阀门迅速开启，使外部空气进入阀体1内腔，有效破坏了虹吸状态，断开水流。当供电恢复后，电源电压220V通过继电器常闭触点、整流桥AB2将直流高电压直接加载电磁铁励磁线圈11上，此时，由电磁场产生较大地电磁力使电磁铁本体中动铁心13在导套12内向左方向滑移，即动铁心13以水平方向推动杠杆14的上部，使其下端作顺时针方向的摆动，由于连接在杠杆14下端扇形齿轮14’与齿条15齿合转动，带动了在滑槽内的齿条15以水平方向向左滑移，它所产生的作用就是齿条15通过主驱动杆8牵动阀轴4向动铁心13滑移的相同方向位移，在阀轴4上的两阀瓣5即阀门合在内腔的两阀座6上，阀门关闭。同时，在关阀过程中压缩套在阀轴4上的复位弹簧4储能。当阀门关闭后，检测部件即行程开关触点动作，其输出开关SQ闭合，整流桥AB1的输出电压加载到继电器线圈KA的两端，继电器通电工作，使其在供电电路中的常闭触点断开，常开触点闭合，将电源变压器次级输出的27V低电压通过整流桥AB2的整流加载到电磁铁励磁线圈11上，使电磁铁保持吸合状态，虹吸阀处于虹吸工作状态。如阀瓣即阀门未闭合，行程开关触点不动作，使检测电路里的输出开关SQ不闭合，继电器不工作，高电压继续加载在电磁铁励磁线圈上，维持较大的电磁吸力，使阀门能关闭。

Claims (7)

1、一种用于虹吸式管道的电控式虹吸破坏阀，包括阀体、阀轴、装在一根阀轴上的两阀瓣、一只套在阀轴一端的复位弹簧和一个由电磁铁本体、位移机构组成的电磁驱动装置等，其特征在于所述的位移机构、还包括一个用于控制电磁铁本体工作电流转换的电控装置；

所述的位移机构是一个杠杆式机构，其作用是放大由电磁力产生的位移距离，所述的电磁铁本体中的动铁心与杆杠机构中的动力臂相顶压，杆杠机构中的阻力臂与阀轴相铰接；

所述的电路控制装置包括用于检测阀门关闭的终止位置检测器、继电器和电源变压器，终止位置检测器的检测端贴近阀门，其开关型输出端串在电源与继电器线圈之间，所述继电器的触点用于控制电磁铁工作电压的切换，其常开触点和常闭触点分别连接在电源变压器初级绕组和次级绕组上，公共触点与所述电磁铁励磁线圈相连接。

2、根据权利要求1所述的电控式虹吸破坏阀，其特征在于所述的电磁铁励磁线圈为多绕组并联，相应的电源变压器次级绕组也为多绕组并联形式，继电器为多组触点。

3、根据权利要求2所述的电控式虹吸破坏阀，其特征在于所述的电路控制装置，还包括一个用于直流型继电器工作的整流电路，其整流电路交流侧接电源变压器次级绕组的任意一组上，其直流侧接继电器线圈两端。

4、根据权利要求2所述的电控式虹吸破坏阀，其特征在于所述的控制装置，还包括多个用于直流型电磁铁的线圈工作的整流电路，该整流电路接与所述继电器公共触点和电磁铁励磁线圈之间。

5、根据权利要求1、2、3或4所述的电控式虹吸破坏阀，其特征在于所述的终止位置检测器是行程开关。

6、根据权利要求1、2、3或4所述的电控式虹吸破坏阀，其特征在于所述的杆杠机构由摆杠、扇形齿轮和齿条所组成，杆杠的下端固定接一段扇形齿轮，齿轮与齿条齿合转动。

7、根据权利要求1、2、3或4所述的电控式虹吸破坏阀，其特征在于所述的电磁铁本体中的动铁心外面还有一个导套，导套的内表层是一种由钢板为基体、青铜丝网为中间层、塑料为表层的自润滑复合材料。

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