CN101776165A - 一种叶轮式壳体的防水锤静音止回阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种叶轮式壳体的防水锤静音止回阀，包括壳体、密封环、整流罩、导流体、弹簧，所述壳体的内表面设有扰流叶片。本发明通过在流道中布置的作为扰流叶片的两组轴流式叶片——叶片固定在壳体的内表面上，使回流液体在流经扰流叶片过程中，将大部分压力能和动能连续地转变为对止回阀的绕轴向的扭矩，由于两组叶片的扰流方向相反，因此形成了一对互相抵消的力矩。由于液体压力能和动能在扰流叶片中是连续、逐渐转变为对止回阀的力矩，因此消除了水锤对阀门的突然性冲击。

Description

一种叶轮式壳体的防水锤静音止回阀

技术领域

本发明属于止回阀制造领域，特别是涉及一种叶轮式防水锤静音止回阀。

背景技术

止回阀是流体控制工程的基本元件，应用十分广泛。它通过制止流体逆流，起到保护其他流体机械以及管线安全的作用。传统止回阀中阀板关闭速度很快，一般情况下，止回阀安装在机泵出口端连接的管道上，且离机泵出口端较近，用以阻止管内流体逆流对机泵可能造成的破坏，对机泵起保护作用。目前管道***使用最多的是旋启式和升降式止回阀。当下游阀门在短时间内关闭时，管道***就会发生水击现象，止回阀因管道内断流自动关闭，水击波直接作用在止回阀上，严重时会造成阀门的损坏。水击事故与止回阀失效通常耦合在一起。止回阀过快启闭会导致水击现象，水击现象破坏止回阀，从而在回路中引起连锁反应，更多的流体部件(包括其他止回阀)受损，使事故升级；这个恶性循环无论在哪个环节上开始，其结果都是严重的。

现有的止回阀，无论是旋启式、升降式，还是斜碟式止回阀，它们在启闭时有一个共同特点，即开启或关闭过程中，阀板始终处于加速过程，使阀门运动部件停止前速度过快，这就是导致止回阀水击现象和阀瓣撞击的直接原因。为了解决止回阀水击及阀瓣撞击问题，出现了三种阀板带有阻尼器的止回阀：机械阻尼式止回阀、水力阻尼式止回阀和混合阻尼式止回阀。机械阻尼式止回阀的优点是阻尼器的阻尼特性易于通过机械结构设定，缺点是随着管道中流体流速及流量增加，相应阻尼机构将变得庞大而复杂，并且随着管线流量流速变化域加宽时，止回阀的低流量流速启闭特性会严重恶化(即低流量流速工况无法正常开启和关闭)。水力阻尼式止回阀采用特定结构，使其运动部件在完成启闭动作时必须对某部分流体做功，降低运动部件动能，达到延长截流时间和缓解阀瓣撞击的目的。这种方案的优点是止回阀结构简单、运行可靠性高，缺点在于流体在阀体内的运动复杂，难以通过参数化设计使水力阻尼特性达到规定的要求，设计成本较高，并且随着管线流速和流量增加，水力阻尼器所需阻尼也随之增加，对于大流量、大流速以及对管线几何尺寸有下限要求的管路，水力阻尼式止回阀有一定缺陷。混合阻尼式止回阀是将机械阻尼器与水力阻尼器结合的设计。这种设计试图通过两种阻尼器的优势互补，优化止回阀的启闭特性。根据对国内外专利，这种方案并未取得显著的突破。阻尼式止回阀的一个共同缺点在于，阀板缓慢关闭容易导致一部分回流倒流入水泵，使水泵倒转。

除上述所述的止回阀，还有静音止回阀、对冲止回阀、防水锤球形止回阀等。静音止回阀关闭声音小的原因是阀板的运动距离短，但不能消除水锤；对冲式止回阀实际上属于水力阻尼式止回阀；球形止回阀防水锤效果较好，但结构过于复杂，密封面过多，制造费用高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构简单且有效减轻水击能量对阀门沿着轴向的集中冲击的叶轮式防水锤静音止回阀。

为了实现上述发明目的，采用的技术方案如下：

一种叶轮式壳体的防水锤静音止回阀，包括壳体、密封环、整流罩、导流体、弹簧，所述壳体的内表面设有扰流叶片。

本发明通过在壳体的内表面设置扰流叶片，缓冲回流的水流对止回阀的冲击，进而削弱甚至抵消水流的冲击力。

进一步地，本发明设置有多个扰流叶片，扰流叶片均匀分布在壳体的内表面上。通过在壳体内表面均匀设置多个扰流叶片，使得抗水击更加均匀，效果更佳。

上述技术方案中，所述扰流叶片采用截面为曲线的片状体。

进一步地，所述扰流叶片呈“S”形。

所述扰流叶片的两端朝向与止回阀的中心轴线平行。

进一步地，所述扰流叶片包括前后两组，前组扰流叶片设置在壳体的前端，后组扰流叶片设置在壳体的后端。

所述前后两组扰流叶片的旋向相反，且前组扰流叶片靠近流体进口，其前缘的切线止回阀的中心轴线平行，前组扰流叶片的后缘的切线与止回阀的中心轴线呈第一夹角，后组扰流叶片的前缘的切线与止回阀的中心轴线平行，后组扰流叶片的后缘的切线与止回阀的中心轴线呈第二夹角，所述第一夹角与第二夹角相等。

所述前组扰流叶片和后组扰流叶片构成的一个“S”形状的流道。

本发明所述壳体包括密封环安装槽、圆柱段和导流体安装槽，密封环安装槽和导流体安装槽分别位于壳体的两端，所述圆柱段位于壳体的中间段，其内壁为圆柱面，圆柱段的内壁设有扰流叶片。

所述整流罩包括整流罩体、与密封环配合的密封面、与导流体配合的端面和轴套，所述整流罩体为回转体，其母线为一条光顺的曲线，所述端面的外直径与导流体的前端外直径相同，所述轴套的内壁面为圆柱面。

本发明设计了连续消除水锤的内部通道式防水锤静音止回阀。该阀门通过在流道中布置的作为扰流叶片的两组轴流式叶片——叶片固定在壳体的内表面上，使回流液体在流经扰流叶片过程中，将大部分压力能和动能连续地转变为对止回阀的绕轴向的扭矩，由于两组叶片的扰流方向相反，因此形成了一对互相抵消的力矩。由于液体压力能和动能在扰流叶片中是连续、逐渐转变为对止回阀的力矩，因此消除了水锤对阀门的突然性冲击。并且，与缓闭式和阻尼式止回阀相比，优点之一是水锤被逐渐消解；优点之二是，阀板关闭迅速，从而避免了部分回流倒流入泵中；优点之三是结构简单，制造费用低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的导流体结构示意图；

图3为本发明的导流体剖视图；

图4为本发明的壳体结构示意图；

图5为本发明的整流罩结构示意图。

图6为本发明的支撑架结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

本发明的结构如附图1所示，由壳体2、密封环3、整流罩4、导流体5、支撑环6、弹簧7构成，其主要特点在于壳体2的内表面设有扰流叶片1。

如附图2所示为本发明的导流体5结构，由轮毂54、轴套53构成。轮毂54为一个前端55大、后端56小的回转体，其母线为圆弧线、椭圆弧线或其他形式的曲线。

如附图3所示为本发明的壳体2结构，主要由密封环安装槽21、圆柱段22和支撑环安装槽23构成。其总体特征为在壳体中间段为一个圆柱段22，其内壁也为圆柱面，内壁圆柱面上设置有两组扰流叶片组，即前组叶片组51和后组叶片组52。

扰流叶片组51、52的结构如附图4所示，两组扰流叶片组51、52的旋向相反，其中，前组叶片组51靠近流体进口，其前缘511的切线与壳体2的轴线平行，目的是沿轴向的来流能够以轴向进入前组叶片组51，避免来流对叶片前缘511产生冲击。前组叶片组51的后缘512的切线与壳体2轴线有一个夹角，前组叶片组51的叶片母线可以是圆弧、椭圆弧、或其他形式的曲线。后组叶片组52的前缘521的切线与壳体2的轴线平行，其目的是水锤回流能够以轴向进入后组叶片组52，避免来流对叶片前缘521产生冲击。后组叶片组52的后缘522的切线与壳体2的轴线有一个夹角，后组叶片组52的叶片母线可以是圆弧、椭圆弧、或其他形式的曲线。前组叶片组51的后缘512与轴线的交角同后组叶片组52的后缘522与轴线的交角相等，目的是液体在从一组叶片进入另一组叶片是能够平顺进入，避免产生水流冲击。两组叶片51、52构成的一个“S”形状的流道，使水流在流入两组流道时，分别产生方向相反的对壳体2的扭矩，目的是使这两个扭矩相互抵消。上述结构的流道，使水锤回流在流经两组叶片51、52时，流体能量的较大部分均转变为沿着垂直于壳体2的力，并且沿着垂直于轴线的力是逐渐增加，而不是集中在一起沿着壳体2轴线方向冲击阀瓣。

如附图5所示为整流罩4的结构，由整流罩体41、与密封环3的密封面配合的密封面43、与轮毂前端55配合的端面45、与轮毂轴套53配合的轴套44构成。所述整流罩体41为回转体，其母线42为一条光顺的样条曲线，目的是使流体光顺地进入阀体。所述密封面43为整流罩体41的一部分。所述端面45的外直径与轮毂前端55的外直径相同，并且当端面45与轮毂前端55贴紧时，母线42与轮毂5的母线在贴合处的切线重合。所述轴套44的内壁面为圆柱面，可以沿着轮毂轴套53的外圆柱面滑动，在轴套44和轮毂轴套53之间设置有弹簧7。

如附图6所示为支撑架6的结构，由支撑环64、支撑板63、轮毂挡环62、轴61构成。所述支撑环64安装在壳体2的支撑环安装槽23中。所述支撑板63为从轴线呈放射状的数条扁板，所述轴61与轮毂轴套53的内壁面配合，二者没有相对运动。

本发明的工作过程如下：

当泵阀打开后，流体压力作用在整流罩4上，压缩弹簧7，推开整流罩4，使整流罩4的端面45与轮毂的前端55重合，流体沿着阀门轴向进入阀门中，并流出阀门。当下游阀门关闭或前端泵突然关闭，阀门内由于断水，被压缩的弹簧7回弹，在水流压力波回传前，将整流罩4压向密封环3。回弹的压力波沿着后组叶片组52的前缘521进入阀门，在流过两组叶片51、52时，液体水击能量逐渐被叶片传向壳体2，使壳体2产生相反方向的扭转变形，即将水击能量逐渐转变为整个阀门的扭转变形能，从而极大减轻水击能量对阀门沿着轴向的集中冲击。

Claims (9)

1.一种叶轮式壳体的防水锤静音止回阀，包括壳体(2)、密封环(3)、整流罩(4)、导流体(5)、弹簧(7)，其特征在于所述壳体(2)的内表面设有扰流叶片(1)。

2.根据权利要求1所述的止回阀，其特征在于设置有多个扰流叶片(1)，扰流叶片(1)均匀分布在壳体(2)的内表面。

3.根据权利要求1或2所述的止回阀，其特征在于所述扰流叶片(1)采用截面为曲线的片状体。

4.根据权利要求3所述的止回阀，其特征在于所述扰流叶片(1)呈“S”形。

5.根据权利要求4所述的止回阀，其特征在于所述扰流叶片(1)的两端朝向与止回阀的中心轴线平行。

6.根据权利要求1所述的止回阀，其特征在于所述扰流叶片(1)包括前后两组，前组扰流叶片(51)设置在壳体(2)的前端，后组扰流叶片(52)设置在壳体(2)的后端。

7.根据权利要求6所述的止回阀，其特征在于所述前后两组扰流叶片的旋向相反，且前组扰流叶片(51)靠近流体进口，其前缘(511)的切线与止回阀的中心轴线平行，前组扰流叶片(51)的后缘(512)的切线与止回阀的中心轴线呈第一夹角，后组扰流叶片(52)的前缘(521)的切线与止回阀的中心轴线平行，后组扰流叶片(52)的后缘(522)的切线与止回阀的中心轴线呈第二夹角，所述第一夹角与第二夹角相等。

8.根据权利要求7所述的止回阀，其特征在于前组扰流叶片(51)和后组扰流叶片(52)构成的一个“S”形状的流道。

9.根据权利要求1所述的止回阀，其特征在于所述壳体(2)包括密封环安装槽(21)、圆柱段(22)和导流体安装槽(23)，密封环安装槽(21)和导流体安装槽(23)分别位于壳体(2)的两端，所述圆柱段(22)位于壳体(2)的中间段，其内壁为圆柱面，圆柱段(22)的内壁设有扰流叶片(1)。

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