CN100334378C - 用在供水***中的定比减压阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用在供水***中的定比减压阀，包括：两端分别具有入口(4)和出口(5)的圆筒形阀室(2)；可滑动地装配在阀室内的活塞(3)，其一端具有阀件(11)，而相反端具有中空部分(12)；设在活塞一端的外周与阀室内壁之间的空间(15)，其截面积大于入口的面积(S₁)；形成在活塞外壁中的环形槽表面(18)，其穿过空间(15)面对着阀室的内壁；形成在槽表面里的多个水流口(19)，所述水流口向着出口倾斜，并且水流口之间的间隔(L)很窄；其中水流口的总面积(Sa)设计得比入口面积大，而且这一面积也大于槽表面减去水流口的总面积后所剩下的面积，从而构造了一个压力损失小的流路。

Description

用在供水***中的定比减压阀

技术领域

本发明涉及一种用在供水***中的定比减压阀，其次级压力相对于初级压力的比率被保持为预先设定值。

背景技术

在高层建筑中，为了消除每层楼的自来水之间压力的不同并均匀地向每家供应自来水，就需要布置减压阀，并且在所述减压阀中还要为每层楼设定次级压力对初级压力的比率，以使支管中的水能够通过减压阀而从总水管供给每个用户。

然而，在现有管道上连接一个大尺寸的减压阀，例如隔膜式减压阀，却非常困难。

因此，就需要一种尺寸较小而且比起大尺寸减压阀相对更容易连接的串联式定比减压阀，来配置和连接在水表次级侧(出口)和下游配送管道之间，以消除每层楼的自来水之间压力的不同。然而，即使管道长度能够调整，在管道布置过程中能够安装的定比减压阀所需的***空间仍然非常短，因此在布置定比减压阀时要使用连接螺母。

下面参照图6-8，来对定比减压阀的具体结构的一种实例进行描述。

在该减压阀a中，圆筒形阀室d在两端分别设有入口b和出口c，并且出口c直径设计得比入口b大；活塞g可滑动地装配在阀室内，其一端有用于打开或关闭入口b的阀件e，相对端有一个开口面对着出口c的中空部分f；空间h设在活塞g一端的外周和阀室d内壁之间，其截面积大于入口b的面积；与中空部分f相通的水流口i形成在与活塞g的外壁相垂直的方向上，其穿过空间h面对着阀室d的内壁；连接螺母j安装在阀室d入口侧的端部上，旋入下游管道一端的锥形螺杆k形成在阀室d的出口端的外周上。

次级压力相对初级压力的比率，可以通过设置阀件e接收初级压力的面积，也就是通过设置入口b的孔径来改变。

由于水表和下游配送管道间的间距非常短，但又稍大于阀室d的全长，因此为了将减压阀a安装在水表和下游配送管道之间，首先需要将阀室d的出口端旋入下游配送管道中，而此时连接螺母j暂时滑向出口c侧，然后再将连接螺母j滑到入口b侧并旋入水表中。如果不采用上述这些步骤，就不可能有更容易的方法来安装减压阀a。

而且，在这种结构的定比减压阀a中，由于连接螺母j被设计成能在阀室d的长度方向滑动，因此阀室d就必须有能够与连接螺母j的***孔相配的外径。然而，由于受到上述外径和阀室d的全长的限制，入口b的孔径就不可避免地具有第一直径，从而就会使得压力损失变大，进而很难保证一个稳定的流率。

发明内容

考虑到这些问题，本发明提供了一种定比减压阀，其包括：两端分别具有入口和出口的圆筒形阀室，并且出口的直径设计得比入口的直径大；可滑动地装配在阀室内的活塞，其一端有用于打开或关闭入口的阀件，相反端具有面向出口敞开的中空部分；位于活塞一端的外周与阀室内壁之间的空间，其截面积大于入口面积；位于活塞外壁中的环形槽表面，其穿过空间面对着阀室的内壁；形成在槽表面中的多个水流口，每个水流口分别与中空部分相通并且其直径与槽表面的宽度相同，而且水流口相对于阀室轴线成锐角布置，从而使水流口向着出口倾斜，并且它们之间的间隔很窄；其中水流口的总面积设计得比入口面积大，而且也大于槽表面减去水流口的总面积后所剩下的面积，从而构造了一个压力损失小的流路。此外，定比减压阀是被放置在水表出口的内部，或放置在设在水表次级侧的供水装置的内部，从而可以省略定比减压阀的所需的接管操作，因而解决了这些问题。

简单地说，本发明包含：两端分别具有入口和出口的圆筒形阀室，并且出口的直径设计得比入口的直径大；可滑动地装配在阀室内的活塞，其一端有用于打开或关闭入口的阀件，而相反端具有面向出口敞开的中空部分；位于活塞一端的外周与阀室内壁之间的空间，其截面积大于入口的面积；多个加工而成的水流口，且每个水流口与中空部分相通。因此，次级压力相对于初级压力的比率能够降低到预先设定的值，并且还可以通过改变入口的面积(孔径)来使高层建筑每层楼的次级压力相同，而不再需要改变阀室的孔径。从而，可以使用外径基本上与水管的外径相同而且轴向长度短的阀室，并且定比减压阀也能够安装在安装空间小的部分上。

此外，由于形成在活塞外壁上的水流口，位于宽度与其直径相同的环形槽表面中，从而当阀被打开时，沿着活塞的轮廓线由入口流入到空间的压力流体流，能够被顺畅地引导到形成有水流口的槽表面，并且在流体在到达水流口之前，压力损失量仍能够减小。而且，由于形成在槽表面中的水流口不像传统减压阀那样垂直于阀室轴线，而是相对于轴线成锐角与中空部分相通并向着出口倾斜，因此能够保证产生从初级侧到次级侧与流动方向一致的流，并且在到达中空部分之前，压力损失量仍能够减小，从而使得能够维持压力总体上损失小的流。

另外，由于空间的截面积和水流口的总面积设定得都比入口的面积大，所以能够保证肯定有一面积使得压力流体顺畅流过，并且还能通过使得水流口的总面积大于槽表面去除面积之后的面积，来增大水流口相对于槽表面的开度。另外，由于水流口在槽表面的整个外周上布置的彼此接近，之间的间隔很小，从而使得流入水流口的流率大于被间隔阻挡的流率，并且在流入水流口的压力流体流中，压力的损失总体上还能够减少，从而可以保证有较大比率的流体能够通过水流口。

如上所述，由本发明可知，由于压力总体损失小的流路(入口、空间、水流口、中空部分和出口)能够形成，从而保证能够得到所希望的流率，而且只需通过设定入口的面积，就可以使得高层建筑中每层楼的次级压力相等，并能提供稳定的流率。

因此，定比减压阀能够保证获得传统阀所不能保证的稳定流率，并且即使阀室上形成了可在连接螺母的***孔中滑动的外径，即使水表和下游配送管道之间的间隔很小，定比减压阀也能够很容易地通过在阀室上前后滑动连接螺母来安装。

在活塞中，大致漏斗形的凹陷部分形成在阀件的背面，其不仅与水流口的出口相连，而且还倾斜面对着活塞的中心。因此，即将通过水流口而流入中空部分内的多路压力流体在形成液流的过程中，没有离开过凹陷部分的斜面，所述凹陷部分相对于阀室轴线成锐角倾斜面对着活塞中心，也没有持续离开过水流口的出口，然后这些流体汇集在一起流向下游侧。所以与传统阀不一样，其不会容易地产生负压，并且形成了压力损失小的流。因而，在上述作用的共同作用下，所形成的流总体上压力损失更小，从而可以获得更稳定的流率。

由于入口和出口分别与初级侧和次级侧相对应的阀室，被放置在水表的出口的内部，或被放置在设在水表次级侧的供水装置的内部，从而能够提供具有上述性能的水表或供水装置，还有，由于不需要将定比减压阀以介入的方式配置在水表和下游配送管道之间，从而能够改善工作效率，为管道***的操作节省时间，同时还具有非常有利的实际效果。

附图说明

图1是用在供水***中的定比减压阀处在关闭状态的剖面图。

图2是减压阀处在打开状态的剖面图。

图3是沿着图1中的线A-A所作的剖面图。

图4是用在供水***中的定比减压阀安装在水表出口内部时的剖面图。

图5是用在供水***中的定比减压阀安装在供水装置入口内部时的剖面图。

图6是用在供水***中的传统定比减压阀处在关闭状态的剖面图。

图7是用在供水***中的传统定比减压阀处在打开状态的剖面图。

图8是沿着图6中的线B-B所作的剖面图。

具体实施方式

在下文中将参照图来对本发明的实施例进行详细描述。

附图标记1表示的是供水***中使用的串联式定比减压阀，其准备配置在每家例如高层公寓的住户中的水表(未示出)次级侧(出口)和下游配送管道(未示出)之间。定比减压阀1主要包括阀室2和安装在所述阀室2中的活塞3。

阀室2其形状类似圆筒。入口4和出口5分别设在阀室2的两端，并且将出口5直径设计得比入口4大。阀座6从入口4的次级侧开口的边缘伸出。

阀室2还具有可在连接螺母7的***孔7a中滑动的外径，所述连接螺母用于装配在一个水表出口外周的连接螺纹上，并且阀室设有入口4。防止脱离而钩在连接螺母7上的连接套环8，从阀室2的入口4的端部4a的外周伸出。旋入下游管道的锥形螺杆9，其螺纹形成在出口5的5a端的外周上。

环形密封垫10粘接在连接套环8的端面上，并与水表出口的端面相接触。

活塞3其形状类似圆筒并有阀件11和中空部分12，阀件11通过活塞一端的抵达和远离阀座6来打开和关闭入口4，而中空部分12面对着出口5。活塞3可滑动地装配在小直径部分13中，所述小直径部分13基本上形成在阀室2的中心部分，并且此时的阀室2在U型密封圈的作用下，仍处在密封状态。

活塞3一端(此处设有阀件11)的外周和阀室2的内壁之间形成一空间15，所述空间15与入口4相通，并且在阀门打开时其作为压力流体流路的一部分。空间15的截面积(对应于阀室2和活塞3之间的环形面积)设置得比入口4的面积S1大。凸缘17从活塞3另一端(开口端)的边缘伸出，其四周设有U型密封圈16。而且凸缘17与阀室2的内壁可滑动地接触。

在活塞3的外壁中上形成了环形槽表面18，其穿过空间15并始终面对着阀室2的内壁。在环形槽表面18上设有多个水流口19(在本图中为六个)，每个水流口分别通向活塞3的中空部分12，并且直径与槽表面18的宽度相同，并且都是相对于阀室2的轴线成锐角(本图中大约为60度)形成，从而向着出口5倾斜，而且彼此之间的间隔L很窄。水流口19的总面积Sa也比入口4的面积S₁大(Sa＞S₁)，并且这一总面积还大于面积Sb-Sa(Sa＞Sb-Sa)，所述面积Sb-Sa是指槽表面18的总面积Sb(包含水流口19的总面积Sa)与水流口19的总面积Sa之差(见图1和3)。

在活塞3中，大致漏斗形的凹陷部分20是在阀件11的背面形成，其不仅与水流口19的出口19a相连，而且还倾斜面对着活塞3的中心。

挡圈21从阀室2的出口5的内周伸出，用于防止活塞3(凸缘17)的脱离。活塞3的每次行程等于凸缘17与挡圈21发生接触所需要移动的距离。而且在这种情况下，小直径部分13也不会关闭水流口19。(见图2)

在阀室2中，小直径部分13与凸缘17之间的密封空间，可以通过阀室2上的排气孔22与外界相通，从而使得活塞3能够顺畅移动。

在上述实施例的结构中，定比减压阀1是配置在水表出口和下游配送管道之间的。不过，也可以采用另一种结构，在这种结构里，阀室2的入口4和出口5分别与初级侧和次级侧相对应，并且定比减压阀1如图4所示被放置在水表M的出口M1中，或被放置在水表下游侧的供水装置的内部，如图5所示。

在这种情况下，阀室2不再需要配备连接套环8和锥形螺杆9，并且其被加工成类似直圆柱体的形状，于是入口4的端部4a和出口5的5a端的外径彼此相等。

放置有定比减压阀1的水表M的出口M1，其形状像一个直管，且比阀室2的整个长度要略大一些。在出口M1内部，一个比阀室2的入口4的端部4a略小的环形阶梯状部分M2形成在所端部内，阀室2的入口4的端部4a与环形阶梯状部分M2相接触，挡圈21从与出口5的5a端相对应的出口M1端的内周伸出，用于防止阀室2和活塞3在与出口5的5a端相接触时可能发生的脱离。

排气通路M3设在出口M1的侧面部分，并且排气孔22正是通过所述排气通路与外界相通，在出口M1的内部，还有用于保持排气通路M3与排气孔22之间密封的密封件(O型环)G，所述密封件分别装在排气通路孔M4的前后。

布置在水表下游侧的供水装置N是配送管道或截门中的阀。定比减压阀1装在直配送管道的入口或出口的内部，或装在设在阀中的直筒形入口的内部。

由于在配送管道出口的内部安装的减压阀1的结构与在水表M的出口M1中安装的减压阀1的结构一样，所以在此省略了其图形。在配送管道入口的内部装有减压阀1的结构如图5所示，其组成方式基本上与上述一样。

具体地讲，在供水装置(配送管道或阀)N的入口N1的内部，环形阶梯状部分N2是在入口内部通过缩径方式加工而成，其与阀室2的出口端5a相接触，并用来代替设在活塞3的行程末端上的挡圈21，此外，挡圈R从入口N1的与入口端4a相对应一侧的端部的内周伸出，用于防止阀室2在与入口端4a相接触时可能发生的脱离。此外，与上述方式一样，排气通路N3设在入口N1的侧面部分，并且排气孔22也正是通过所述排气通路与外界相通，而且在入口N1的内部，密封件G也分别装在排气通路孔N4的前后。

接着，将对参照本发明的定比减压阀1的工作过程进行描述。

在定比减压阀1中，活塞1被加工成如此形状，从而可以通过使用在入口4和出口5之间不同的孔，以使作用在活塞3的阀件11上并沿初级侧方向的作用力能够与作用在活塞3的中空部分12上并沿次级侧方向的流体作用力(也即压力接收面积与二侧级压力P₂的乘积，在此面积对应于出口5的面积S₂，也即次级压力P₂作用在中空部分12侧面上的面积，压力则是指次级压力P₂)相互平衡。

初级侧方向的作用力是以下三者的总和：一是阀件11的初级压力的压力接收面积(对应于入口4的面积S₁)与初级压力P₁的乘积，二是阀件11的次级压力的压力接收面积(也即阀件11的总面积S3与初级压力的压力接收面积S₁之差所得的环形表面面积S₃-S₁)与次级压力P₂的乘积，三是压靠在U型密封圈14和16等上的活塞3的摩擦阻力α。

也就是说，S₁P₁+(S₃-S₁)P₂+α＝S₂P₂，从而可得到：P₂＝(S₁P₁+α)/(S₂-(S₃-S₁))

因此，次级压力P₂是由初级压力P₁减小而形成的值，它是由压力接收面积(S₂-(S₃-S₁))、压力接收面积S₁和摩擦阻力α共同决定的。

因为如上所述入口4的直径设置得比出口5的小，从而入口4的面积S₁也就小于出口5的面积S₂(S₁＜S₂)，而且阀件11中的环形表面面积(S₃-S₁)的设定(S₃≤S₂)，也要依赖于入口4的面积S₁，所以可以通过改变入口4的面积S₁(孔径)来设定次级压力。

因此，如果次级压力的为预先设定的值，那么阀件11就会抵达阀座6，定比减压阀1因此处在关闭状态，但假如这时打开了给水龙头并且使用水，次级压力就会从预先设定值下降，阀件11就会离开阀座6，并在初级压力的作用下打开，接着初级侧流体也就会通过入口4、空间15、水流口19及中空部分12流到次级侧。

下面对阀门处在如上所述的打开状态时压力流体(自来水)的流动进行详细描述。已经从入口4流到空间15的压力流体，沿着活塞3的轮廓线产生流，由于水流口19位于活塞3外周下面的位置处(位于槽表面18上)，从而沿着活塞3轮廓线流动的压力流体就会沿着环形空间流入到水流口19中。

由于空间15的截面积和水流口19的总面积Sa都比入口4的面积S₁大，所以能够保证肯定有一面积使得压力流体顺畅流过。另外，由于水流口19的总面积Sa大于槽表面18减去总面积Sa之后的面积(Sb-Sa)，水流口19相对于槽表面18的开度又较大，再加上在槽表面18的整个外周上布置的各个水流口19彼此接近且具有很小的间隔L，从而使得流入水流口19的流率要大于被间隔L挡住的流率，此外总体上，流入水流口19的压力流体流的压力损失小，从而可以保证有较大比率的流体能够通过水流口19。

在传统的定比减压阀a(以下称传统阀a)中，水流口i的总面积Sx比入口4的面积Sz大，但是水流口i的总面积Sx却比位于活塞四周上且宽度与水流口i的直径相等的环槽表面(也即图6中位于点划线之间且与槽表面18中相对应的表面)面积Sy与水流口i的总面积Sx之差(Sy-Sx)要小。还有，由于相邻水流口i之间间隔L₁大于本发明的定比减压阀1中的间隔，所以被水流口i的间隔L₁阻挡的流体比率要大于流入水流口i的流体比率，并且流入水流口i的压力流体的压力总体上降低也大。因此，与本发明的定比减压阀1相比，其不能保证有更大比率的流体通过水流口i。

还有与传统阀a不一样的地方，就是流入水流口19的压力流体与流动方向(相应于阀室2的轴线方向)不垂直，并且相对于轴线成锐角方向与中空部分12相通。因此，压力流体的流动阻力就会小于传统阀a中的流动阻力。

此外，即将通过水流口19而流入中空部分12内部的多路压力流体在形成液流的过程中，没有离开过倾斜面对着活塞3中心的斜面，也没有持续离开过水流口19的出口，就像在叶片表面上平滑流动的流体，然后这些压力流体又汇集在一起。因此，有稳定流的压力流体在汇集时不容易产生负压，从而能够流向下游侧。

相反，在传统阀a中，因为阀件e的背面沿着水流口i是平的，从而由水流口i流到中空部分f的压力流体就要经过剧烈撞击后才汇集在一起。因此，压力流体在汇集时，就会在阀件e的背面中心产生一个负压。从而压力流体流中的压力损失就会增加，不过流体也能流向下游侧。

因此在阀打开时，本发明的定比减压阀1与传统阀a相比，压力流体的压力损失总体上要小，而且还能保证一稳定的流率。

如果给水龙头在用完水后被关闭，活塞3就会在次级压力增大的作用下返回初级侧，并且是在次级压力达到预先设定值时阀才被关闭。

Claims (3)

1.一种用在供水***中的定比减压阀，包括：

圆筒形阀室，其两端分别具有入口和出口，并且出口直径设计得比入口大；

活塞，其可滑动地装配在阀室内，所述活塞的一端具有用于打开或关闭入口的阀件，而相反端具有面向出口敞开的中空部分；

设在活塞一端的外周与阀室内壁之间的空间，其截面积大于入口的面积；

环形槽表面，其形成在活塞的外壁中，并且穿过所述空间而面对着阀室的内壁；

多个水流口，它们形成在槽表面中，每个所述水流口分别通向中空部分并且直径与槽表面的宽度相同，而且所述水流口相对于阀室轴线成锐角布置，从而使所述水流口向着出口倾斜，并且水流口之间的间隔很窄；

其中，水流口的总面积设计得比入口面积大，并且也大于槽表面的面积减去水流口总面积所剩下的面积；

大致漏斗形的凹陷部分形成在阀件的背面，所述凹陷部分与水流口的出口相连，并且向着活塞中心缩减。

2.如权利要求1所述的定比减压阀，其特征在于：阀室容纳在水表出口内部，阀室的入口和出口分别对应于初级侧和次级侧。

3.如权利要求1或2所述的定比减压阀，其特征在于：阀室容纳在设于水表次级侧的供水装置内部，阀室的入口和出口分别对应于初级侧和次级侧。

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