CN102359625B - 一种柔性密封式多功能泵站阀 - Google Patents

Abstract

本发明属于泵阀制备技术领域，涉及一种柔性密封式多功能泵站阀，串通式结构的阀轴自上而下串通刚性壳体，球形结构的刚性壳体上下两侧端分别制有上短管、前导向架和后导向架、下短管，侧凸处制有充氮装置，内侧制有充压氮气层，充压氮气层的内侧制有尼龙强化橡胶层；碗状结构的柔性瓣膜边侧处伸贴在尼龙强化橡胶层的内侧；尼龙强化橡胶层固定于前、后导向架的法兰与刚性壳体的法兰之间，柔性瓣膜与刚性壳体的内壁形成同曲率的柔性面密封；其总体结构新颖，安全可靠，制造成本低，使用寿命长，适应范围大，可有效防止水锤。

Description

一种柔性密封式多功能泵站阀

技术领域：

本发明属于泵阀制备技术领域，涉及一种多功能的泵站用的止回阀，特别是一种柔性密封式多功能泵站阀。

背景技术：

在液体传输过程的技术和设备中，所用的水泵出口通常均需安装止回阀，为保证水泵的运行安全，无论是国家标准图还是设备安装图，均要求每台水泵出口安装止回阀。通常，止回阀的作用是保护水泵电机不被烧毁，当事故停机或突然停电时，如果水泵出口不安装止回阀，管道中介质倒流就会引起水泵反转，当反转速度大于1.1倍正转速度时，水泵电机就容易烧毁。目前，水泵用的止回阀的改进和发展分为几个阶段，止回阀的发展就是止回技术的不断发展和完善；第一阶段产品结构是旋启式止回阀，其结构简单，可实现止回功能，但缺点突出，水锤严重；第二阶段的产品结构是针对水锤出现了微阻缓闭止回阀和快闭式止回阀；随着水锤技术的不断发展，进入第三阶段，即以多功能水泵控制阀为主导的阶段；但是无论是哪一阶段还是哪一种结构的止回阀，都不能解决以黄河流域为代表的高泥沙环境下的安全运行问题；以黄河水为例，黄河是我们的母亲河，黄河沿线包括饮用、农业、工业用水的泵站上千成万个，其目前普遍使用的止回阀没有一种可理想地在这样的工况下安全运行的，造成运行困难、事故频发；另外目前使用的所有止回阀均为刚性结构，无论是最早的旋启式止回阀，还是微阻缓闭止回阀、静音式止回阀，再到目前主导市场的多功能水泵控制阀，都是刚性结构，刚性结构是产生水锤的根本原因。归结起来，现有的止回阀应用于水泵技术中普遍存在着结构原理简单，水锤严重，制作成本大，使用安全性不够等缺点，特别是不能很好的应用于含固体或尘沙较多的水质环境或场合，另外，现有的止回阀刚性结构难以克服其水锤缺点，所以，设计和制造一种可以克服现有止回阀缺点的新型结构的止回阀势在必行。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，从原理和结构上解决目前刚性结构止回阀的水锤严重的技术难题，提供一种结构完美且原理可靠的既预防了水锤又能在泥沙中安全运行的柔性密封式多功能泵站阀或止回阀。

为了实现上述目的，本发明涉及的多功能泵站阀采用柔性结构，包括刚性壳体、柔性瓣膜、阀轴三部分组成；刚性壳体结构分为三层，从外到内依次是刚性承压层、充压氮气层和尼龙强化橡胶层，尼龙强化橡胶层能够伸缩，充压氮气层根据不同工况确定充氮气的压力；柔性面密封副由刚性壳体与柔性瓣膜构成，柔性瓣膜能够伸缩，柔性瓣膜具有弹性、能够折叠；柔性瓣膜为与刚性壳体的尼龙强化橡胶层同曲率的碗状尼龙强化橡胶，柔性瓣膜安装在阀轴上，阀轴通过两端的前、后导向架固定于刚性壳体中道内。

本发明的主体结构包括阀轴、前螺母、螺母垫片、压板垫片、压板、上短管、前导向架、刚性壳体、充压氮气层、充氮装置、尼龙强化橡胶层、后导向架、下短管、瓣膜压片、瓣膜螺母、复位弹簧、承压弹簧、承压弹簧垫片、后螺母、复位弹簧垫片和柔性瓣膜；串通式结构的阀轴自上而下串通刚性壳体并依次嵌套制有前螺母、螺母垫片、压板垫片、压板、柔性瓣膜、瓣膜压片、瓣膜螺母、复位弹簧、复位弹簧垫片、承压弹簧、承压弹簧垫片和后螺母；球形结构的刚性壳体上下两侧端分别制有上短管、前导向架和后导向架、下短管，刚性壳体的侧凸处制有充氮装置，刚性壳体的内侧制有充压氮气层，充压氮气层的内侧制有尼龙强化橡胶层；碗状结构的柔性瓣膜的边侧处伸贴在尼龙强化橡胶层的内侧；刚性壳体和尼龙强化橡胶层均为球形结构，柔性瓣膜的曲率与尼龙强化橡胶层曲率相同，球形结构的尼龙强化橡胶层固定于前、后导向架的法兰与刚性壳体的法兰之间，前、后导向架由上、下短管和刚性壳体固定，柔性瓣膜通过压板上的瓣膜压片和瓣膜螺母固定于阀轴上，阀轴通过前导向架和后导向架固定于流道中间，柔性瓣膜与刚性壳体的内壁形成同曲率的柔性面密封。

本发明涉及的多功能泵站阀，当流体介质正向流动时，阀轴正向移动的同时，柔性瓣膜受到介质压力曲度增大，阀瓣贴向阀轴，流道过流断面增大；当流体介质反向流动时，阀轴反向运动，柔性瓣膜回弹，瓣膜外缘与相同材料、相同曲度的刚性壳体的尼龙强化橡胶层形成面密封，从而堵住管路，限制流质通过；柔性瓣膜和尼龙强化橡胶层在封住介质反向流动的同时，在介质回流惯性和回流静压的作用下产生弹性变形，形成第一道缓冲作用；尼龙强化橡胶层在受压伸长的过程中，刚性壳体的充压氮气层形成第二道缓冲作用；两道缓冲防止水锤发生；另外，由于柔性瓣膜与尼龙强化橡胶层形成的柔性面密封，对泥沙环境密封性能良好，再加上与多功能水泵控制阀相比取消了上腔和管路控制***，成为在泥沙环境中能够安全可靠运行的止回阀或泵站阀。

本发明与现有技术相比，一是彻底防止水锤发生，由于是全柔性结构，根据水力学公式计算出水锤吸纳容积，确定橡胶壁的伸长和充压氮气层的容积，形成两道吸纳水锤的同时，利用快速关闭原理，将介质的倒流速度尽量控制到最小，实现从根本上避免水锤；二是在泥沙环境中性能优越，柔性结构形成的面密封更适合泥沙介质，取消了其他止回阀复杂的缓闭控制管路和腔体，泥沙的淤积对结构性能没有影响；三是水头损失小，节约能源，由于柔性瓣膜结构，在介质压力下可变形，相对于刚性结构，水流阻力小，流道呈流线型，更接近于流体运动；四是应用领域广泛，适用于任何泵站水锤易发生的水泵出口，尤其是以黄河流域为代表的泥沙水输送管道，既防水锤又耐泥沙，是一种能安全运行的止回阀；其总体结构新颖，原理简单，安全可靠，制造成本低，使用寿命长，适应范围大，可有效防止水锤。

附图说明：

图1为本发明的整体结构原理示意图。

图2为本发明的上、下短管正视结构原理示意图。

图3为本发明的导向架正视结构原理示意图。

图4为本发明的正视断面结构原理示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例并结合附图作进一步说明。

实施例：

本实施例的主体结构包括阀轴1、前螺母2、螺母垫片3、压板垫片4、压板5、上短管6、前导向架7、刚性壳体8、充压氮气层9、充氮装置10、尼龙强化橡胶层11、后导向架12、下短管13、瓣膜压片14、瓣膜螺母15、复位弹簧16、承压弹簧17、承压弹簧垫片18、后螺母19、复位弹簧垫片20和柔性瓣膜21；串通式结构的阀轴1自上而下串通刚性壳体8并依次嵌套式制有前螺母2、螺母垫片3、压板垫片4、压板5、柔性瓣膜21、瓣膜压片14、瓣膜螺母15、复位弹簧16、复位弹簧垫片20、承压弹簧17、承压弹簧垫片18和后螺母19；球形结构的刚性壳体8的上下两侧端分别制有上短管6、前导向架7和后导向架12、下短管13，刚性壳体8的侧凸处制有充氮装置10，刚性壳体8的内侧制有充压氮气层9，充压氮气层9的内侧制有尼龙强化橡胶层11；柔性瓣膜21的边侧处伸贴在尼龙强化橡胶层11的内侧；刚性壳体8和尼龙强化橡胶层11为球形，柔性瓣膜21为碗状，柔性瓣膜21的曲率与尼龙强化橡胶层11曲率相同，刚性壳体8由充压氮气层9和尼龙强化橡胶层11构成，球形结构的尼龙强化橡胶层11固定于前、后导向架7和12的法兰与刚性壳体8的法兰之间，前、后导向架7和12由上、下短管和刚性壳体8固定，柔性瓣膜21通过压板5上的瓣膜压片14和瓣膜螺母15固定于阀轴1上，阀轴1通过前导向架7和后导向架12固定于流道中间，柔性瓣膜21与刚性壳体8的内壁形成同曲率的柔性面密封。

本实施例安装使用过程中，当流体介质正向流动时，阀轴1正向移动的同时，柔性瓣膜21受到介质压力曲度增大，阀瓣贴向阀轴，流道过流断面增大，当流体介质接近反向流动时，阀轴1在复位弹簧16的作用下反向运动，柔性瓣膜21回弹，限制介质通过，柔性瓣膜21和尼龙强化橡胶层11封住介质反向流动，在介质回流惯性和回流静压的作用下产生弹性变形，充压氮气层9形成缓冲。

本实施例在介质正向流动时，阀轴1后移的同时柔性瓣膜21向阀轴1贴近，过流断面大，水流损失小，节能；事故停机或突遇停电时，柔性瓣膜21在复位弹簧16的推动作用下自动复位，水锤力作用于柔性瓣膜21和尼龙强化橡胶层11上，发生应力变形后传递到充压氮气层9，对初期水锤形成良好的阻尼和吸收，防止水锤发生；另外，从密封结构上由于是柔性结构构成密封副，并且是面密封，耐泥沙冲击；再从控制方式上无需控制管路和膜片***，泥沙淤积对多功能泵站阀没有任何影响，解决泥沙水输送的技术空白，推广后具有良好的经济和社会效益。

Claims (2)

1.一种柔性密封式多功能泵站阀，包括阀轴、前螺母、螺母垫片、压板垫片、压板、上短管、前导向架、刚性壳体、充压氮气层、充氮装置、尼龙强化橡胶层、后导向架、下短管、瓣膜压片、瓣膜螺母、复位弹簧、承压弹簧、承压弹簧垫片、后螺母、复位弹簧垫片和柔性瓣膜，其特征在于串通式结构的阀轴自上而下串通刚性壳体并依次嵌套制有前螺母、螺母垫片、压板垫片、压板、柔性瓣膜、瓣膜压片、瓣膜螺母、复位弹簧、复位弹簧垫片、承压弹簧、承压弹簧垫片和后螺母；球形结构的刚性壳体上下两侧端分别制有上短管、前导向架和后导向架、下短管，刚性壳体的侧凸处制有充氮装置，刚性壳体的内侧制有充压氮气层，充压氮气层的内侧制有尼龙强化橡胶层；碗状结构的柔性瓣膜的边侧处伸贴在尼龙强化橡胶层的内侧；刚性壳体和尼龙强化橡胶层均为球形结构，柔性瓣膜的曲率与尼龙强化橡胶层曲率相同，球形结构的尼龙强化橡胶层固定于前、后导向架的法兰与刚性壳体的法兰之间，前、后导向架由上、下短管和刚性壳体固定，柔性瓣膜通过压板上的瓣膜压片和瓣膜螺母固定于阀轴上，阀轴通过前导向架和后导向架固定于流道中间，柔性瓣膜与刚性壳体的内壁形成同曲率的柔性面密封。

2.根据权利要求1所述的柔性密封式多功能泵站阀，其特征在于当流体介质在泵站阀中正向流动时，阀轴正向移动的同时，柔性瓣膜受到介质压力曲度增大，阀瓣贴向阀轴，流道过流断面增大；当流体介质反向流动时，阀轴反向运动，柔性瓣膜回弹，瓣膜外缘与相同材料、相同曲度的尼龙强化橡胶层形成面密封，堵住管路，限制流质通过；柔性瓣膜和尼龙强化橡胶层在封住介质反向流动的同时，在介质回流惯性和回流静压的作用下产生弹性变形，形成第一道缓冲作用；尼龙强化橡胶层在受压伸长的过程中，刚性壳体的充压氮气层形成第二道缓冲作用；两道缓冲防止水锤发生；柔性瓣膜与尼龙强化橡胶层形成的柔性面密封，对泥沙环境密封性能良好。

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