CN102767393A

CN102767393A - 一种负压自动放水器

Info

Publication number: CN102767393A
Application number: CN2012102445867A
Authority: CN
Inventors: 沈刚; 张磊; 朱真才; 汤裕; 周公博; 李伟; 彭玉兴
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2012-07-16
Filing date: 2012-07-16
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2032-07-16
Also published as: CN102767393B

Abstract

本发明公开的一种负压自动放水器，适用于排除煤矿瓦斯抽放管路中的积水。它主要由积水桶、浮力转换装置、沉淀室、备用沉淀室、进水分配***和负压分配***构成；进水分配***中的积水分管接口位置低于备用积水分管位置，在正常工作时抽放管路积水通过集水总管直接进入积水分管、沉淀室；当积水过多时，集水总管中水位上升，进入备用积水分管、备用沉淀室，能实现放水能力的加倍；维修或排渣时，通过开关进水分配***和负压分配***的阀门，即可选择相应的排水路径，不影响整个***的工作。其结构简单、性能稳定、工作可靠、适应性强，具有广泛的实用性。

Description

一种负压自动放水器

技术领域

本发明涉及一种负压自动放水器，尤其适用于排除煤矿瓦斯抽放管路中的积水。

背景技术

目前使用的负压放水器，存在以下问题：故障多，主要是水的流速偏低，水中携带的颗粒性杂物和钙质易粘在阀座或阀芯上，使阀门关闭不严；故障或排渣时，放水器停止工作，影响整个***的运转；排水不连续，由于放水时关闭了进水阀门，导致放水过程中抽放管路积水；放水速度慢，使得个别低洼处积水速度超过放水速度，引起管路堵塞；***适应范围窄，负压发生大幅度变化时自动放水不能进行正常工作。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足，提供一种结构简单、工作可靠、适应性强的负压自动放水器。

技术方案：本发明的负压自动放水器，包括积水桶、设在积水桶内的浮力转换装置，积水桶的上部反向对称设有沉淀室和备用沉淀室，沉淀室和备用沉淀室的出口处分别设有向积水桶内进水的单向放水阀，积水桶盖上方设有进水分配***和负压分配***，沉淀室和备用沉淀室的底部分别设有兼做观察口的出渣口，积水桶的底部设有单向放水阀；所述的浮力转换装置包括底座、套装在底座上的底座磁铁、固定在底座上的滑竿、套装在滑竿上的浮子，浮子的底部设有与底座磁铁相对应的浮子磁铁，浮子的上部设有与其经拉绳相连的导向托盘，导向托盘上设有托盘磁铁和锥形密封头，锥形密封头的上部、与滑竿同一轴线位置设有与其相配合的双位阀，双位阀固定在积水桶盖上；所述的进水分配***包括集水总管、分别与集水总管相连的积水分管和备用积水分管，备用积水分管位于积水分管的上部，备用积水分管与备用沉淀室相连通，积水分管与沉淀室相连通，积水分管和备用积水分管上分别设有积水分管阀门；所述的负压分配***包括负压平衡总管、对称设在负压平衡总管两侧的负压平衡分管，负压平衡分管上设有负压平衡管分阀门。

所述积水桶的下部设有窥视口；所述的沉淀室和备用沉淀室的出口处分别设有滤网；所述的双位阀包括阀体，阀体的上端部设有负压接口，阀体的下端部开有环形凹槽，环形凹槽中部设有定位密封导管，定位密封导管与负压接口同轴，定位密封导管与负压接口之间设有与锥形密封头相适应的密封锥面，阀体上部、围绕负压接口设有多个通气孔，所述的定位密封导管壁上对称开有密封楔口，所述的环形凹槽内水平对称设有导向筒，导向筒内设有与密封楔口相配合的弧形密封块，弧形密封块的后部设有弹簧，弧形密封块的前部经硬质杆连接有楔块。

有益效果：本发明的负压放水器，进水分配***中的积水分管接口位置低于备用积水分管位置，在正常工作时抽放管路积水通过集水总管直接进入积水分管、沉淀室；当积水过多时，集水总管中水位上升，进入备用积水分管、备用沉淀室，能实现放水能力的加倍；维修或排渣时，可通过开关进水分配***和负压分配***的阀门，即可选择相应的排水路径，不影响整个***的工作。积水时，负压平衡分管导通到沉淀室、积水桶中，保证了放水器内部气压等于抽放管路气压，排除了高负压、负压波动大等情况下的放水故障。放水时，双位阀关闭了通入积水桶内的负压平衡管路，同时导通大气，使积水桶内气压高于沉淀室，单向放水阀关闭，可以顺利实现放水。单向放水阀、单向放水阀都位于滤网之后，以防止水中颗粒性杂物粘在阀座或阀芯上而造成故障多发。浮子下部装有磁铁，水位较低时与底座上的磁铁吸合，一方面防止浮子随水面波动而摩擦滑竿，另一方面使浮子积聚势能，在水位达到一定高度时以加速度上浮，推动导向托盘高度上移，结合导向托盘上磁铁和双位阀上的磁铁之间的引力，保证锥形密封头能够打开弧形密封块并封闭密封楔口。而且，在放水完成后，浮子下移，浮子下部磁铁与底座磁铁的吸引力加上浮子自身重力，通过浮子上部和导向托盘间的拉绳，拉动导向托盘下移，使双位阀导通负压平衡并隔绝大气。隔离了进水阀、放水阀与颗粒物质的接触，减少了故障；积水桶可以打开，方便维修和更换零件；检修或排渣时，放水器可以不停止工作；放水时积水仍可以进入沉淀室，实现连续排水；水量较大时备用放水管路自动工作，放水速度加倍；对高负压和负压波动大的情况有较好的适应性。其结构简单、稳定性好、工作可靠、适应性强，具有广泛的实用性。

附图说明

图1为本发明的主视结构图；

图2为本发明的左视结构图；

图3为本发明的俯视结构图；

图4为图1的A－A剖视结构图。

图中：1—集水总管，2—积水分管阀门，3—出渣口，4—积水桶，5—窥视口，6—导向托盘磁铁，7—导向托盘，8—底座磁铁，9—浮子磁铁，10—底座，11—滑竿，12—浮子，13—支腿，14—单向放水阀，15—拉绳，16—备用沉淀室，17—滤网，18—锥形密封头，19—磁铁，20—负压平衡分管，21—积水桶盖，22—备用积水分管，23—负压平衡总管，24—双位阀，25—积水分管，26—负压平衡分管阀门，27—单向放水阀，28—沉淀室，24-1—阀体，24-2—弹簧，24-3—弧形密封块，24-4—硬质杆，24-5—楔块，24-6—导向筒，24-7—密封楔口，24-8—通气孔，24-9—负压接口，24-10—密封锥面，24-11—定位密封导管24-11。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：

如图1-3所示，本发明的负压自动放水器主要由积水桶4、浮力转换装置、沉淀室28、备用沉淀室16、进水分配***和负压分配***构成；沉淀室28和备用沉淀室16反向对称设有浮力转换装置的上部，沉淀室28和备用沉淀室16的入口处分别设有向积水桶4内进水的单向放水阀27，所述的沉淀室28和备用沉淀室16的出口处分别设有滤网17。积水桶4上方设有进水分配***和负压分配***，沉淀室28和备用沉淀室16的底部分别设有兼做观察口的出渣口3，积水桶4的底部设有单向放水阀14；所述的浮力转换装置包括底座10、套装在底座10上的底座磁铁8、固定在底座10上的滑竿11、套装在滑竿11上的浮子12，浮子12的底部设有与底座磁铁8相对应的浮子磁铁9，浮子12的上部与其经拉绳15相连的导向托盘7，导向托盘7上设有托盘磁铁6和锥形密封头18，锥形密封头18的上部设有与其相配合的双位阀24，双位阀24固定在积水桶盖21上，积水桶盖21经螺栓紧固在积水桶4上。所述的进水分配***包括集水总管1、分别与集水总管1相连的积水分管25和备用积水分管22，备用积水分管22位于积水分管25的上部，备用积水分管22与备用沉淀室16相连通，积水分管25与沉淀室28相连通，积水分管25和备用积水分管22上分别设有积水分管阀门2；所述的负压分配***包括负压平衡总管23、对称设在负压平衡总管23两侧的负压平衡分管20，负压平衡分管20上设有负压平衡管分阀门26。双位阀24和负压平衡分管20的接口都安装在积水桶盖21上；积水分管25和备用积水分管22上的两个阀门2、负压平衡分管20上的两个负压平衡分管阀门26常开。负压平衡总管23连接到抽放管路不会被积水淹没的位置，集水总管1连接到抽放管路最容易积水的位置以便及时排出积水。

如图4所示，所述的双位阀24包括阀体24-1，阀体24-1上端部设有与负压平衡总管23相连的负压接口24-9，阀体24-1的下端部开有环形凹槽，环形凹槽中部设有穿过积水桶盖21进入积水桶4内的定位密封导管24-11，进入积水桶4内的定位密封导管24-11外套装有与托盘磁铁6相对应的磁铁19，定位密封导管24-11与负压接口24-9同轴，定位密封导管24-11和负压接口24-9形成的阶梯位置加工出密封锥面24-10，用来与锥形密封头18的锥面配合以封闭负压平衡管路。阀体24-1上部、围绕负压接口24-9分别设有与大气连通的多个通气孔24-8，所述的定位密封导管24-11壁上对称开有密封楔口24-7，所述的环形凹槽内水平对称设有导向筒24-6，导向筒24-6内设有与密封楔口24-7相配合的弧形密封块24-3，弧形密封块24-3的后部设有弹簧24-2，弧形密封块24-3的前部经硬质杆24-4连接有楔块24-5。在弹簧24-2的压力作用下，弧形密封块24-3在导向筒24-6内移动，进而卡紧密封楔口24-7，隔绝大气压。

工作原理及工作过程：

积水较少时，积水通过集水总管1全部进入积水分管25、沉淀室28，开始在沉淀室28内积水；由于负压平衡分管阀门26全部打开，锥形密封头18也尚未封死密封锥面24-10，负压平衡分管20和负压平衡总管23可以分别导通到沉淀室28、备用沉淀室16和积水桶4中，使沉淀室28、备用沉淀室16和积水桶4的内部气压等于抽放管路气压，而进水分配***也连通着抽放管路，所以沉淀室28、备用沉淀室16和积水桶4的内部气压与进水分配***气压、抽放管路气压全都相等，这样抽放管路积水就能在自身重力作用下流入进水分配***，继而进入沉淀室28，通过滤网17滤除颗粒性杂质后进入单向放水阀27；沉淀室28内积水达到一定的水位后，单向放水阀27的阀芯在积水压力作用下打开，滤除颗粒性杂质的积水流入积水桶4。

随着单向放水阀27内的水不断流入积水桶4，积水桶4内的水位上升，而由于浮子12下部的磁铁9和固定在底座10上磁铁8的吸合，浮子12并不能上浮，防止了浮子12随水面波动而摩擦滑竿11；在水位达到一定高度后，浮子12受到的浮力大于自身重力和磁铁8与磁铁9之间的吸引力之和，浮子12即脱离底座10上磁铁8的束缚，以越来越大的加速度沿着滑竿11上浮，到达导向托盘7的高度后推动导向托盘7高速上移；当结合导向托盘7上移至接近双位阀24的位置后，导向托盘7上的磁铁6和双位阀24上的磁铁19之间的产生越来越大吸引力，结合浮子12的浮力，能够推动锥形密封头18快速顶开楔块24-5，联动硬质杆24-4推开原本被弹簧24-2压迫在密封楔口24-7内的弧形密封块24-3，这样大气通过通气孔24-8、密封楔口24-7、定位密封导管24-11导通到积水桶4内，同时锥形密封头18的锥形面与密封锥面24-10配合，隔绝了负压平衡总管23与积水桶4的联系。此时，积水桶4内气压等于大气压，而沉淀室28、备用沉淀室16的气压等于负压平衡***和进水分配***内的负压，这个压差使得沉淀室28、备用沉淀室16上的两个单向放水阀27关闭，当积水桶4内的积水达到较高水位时，在积水重力作用下，单向放水阀14开始放水。

随着单向放水阀14排水过程的进行，积水桶4内水位下降，浮子12逐渐下移，而导向托盘7上的磁铁6仍与双位阀24上的磁铁19吸合；当积水桶4内水位降低到比较低的水位，使得浮子12下部磁铁9与底座10上磁铁8之间的吸引力加上浮子12自身重力大于浮子12的浮力的时候，浮子12下部磁铁9与底座10上磁铁8快速吸合，这时导向托盘7和浮子12之间的拉绳15恰好完全伸展开，可以在磁铁9和磁铁8的吸引力加上浮子12重力的联合作用下，拉动导向托盘7下移；锥形密封头18随着导向托盘7下移，与密封锥面24-10脱离配合，同时弧形密封块24-3也在弹簧24-2压力作用下，重新封死密封楔口24-7，使得积水桶4通过负压接口24-9、定位密封导管24-11导通负压平衡总管23，同时隔绝了积水桶4与大气的导通。这样，积水桶4内气压再次等于负压平衡***、进水分配***内的气压，进水分配***内的积水可以在重力作用下流水沉淀室28，沉淀室28内达到一定水位后通过单向放水阀27流入积水桶4内。

当积水过多时，沉淀室28及其连接的单向放水阀27处理积水的速度低于抽放管路积水的速度，集水总管1中水位上升。由于沉淀室28通过其上的单向放水阀27排水速度赶不上积水速度，水位升高，造成集水总管1中水位上升，积水同时也进入备用积水分管22、备用沉淀室16，这样，积水分管22、沉淀室28组成的排水分支与备用积水分管22、备用沉淀室16组成的另一个排水分支，同时接收进水分配***内的积水，加快排水速度；由于负压平衡分管阀门26全部打开，锥形密封头18也尚未封死密封锥面24-10，负压平衡分管20和负压平衡总管23可以分别导通到沉淀室28、备用沉淀室16和积水桶4中，使沉淀室28、备用沉淀室16和积水桶4的内部气压等于抽放管路气压，而进水分配***也连通着抽放管路，所以沉淀室28、备用沉淀室16和积水桶4的内部气压与进水分配***气压、抽放管路气压全都相等，这样抽放管路积水就能在自身重力作用下流入进水分配***，继而进入沉淀室28、备用沉淀室16，通过沉淀室28、备用沉淀室16内的滤网17滤除颗粒性杂质后分别进入沉淀室28、备用沉淀室16内的单向放水阀27；当沉淀室28和备用沉淀室16中任何一个的内部积水达到一定的水位，使得所连接的单向放水阀27的阀芯在积水压力作用下打开时，其中的积水即自动流入积水桶4中。

随着沉淀室28和备用沉淀室16内的两个单向放水阀27不断向积水桶4内注水，积水桶4内的水位上升，而由于浮子12下部的磁铁9和固定在底座10上磁铁8的吸合，浮子12并不能上浮，防止了浮子12随水面波动而摩擦滑竿11；在水位达到一定高度后，浮子12受到的浮力大于自身重力和磁铁8与磁铁9之间的吸引力之和，浮子12即脱离底座10上磁铁8的束缚，以越来越大的加速度沿着滑竿11上浮，到达导向托盘7的高度后推动导向托盘7高速上移；当结合导向托盘7上移至接近双位阀24的位置后，导向托盘7上的磁铁6和双位阀24上的磁铁19之间的产生越来越大吸引力，结合浮子12的浮力，能够推动锥形密封头18快速顶开楔块24-5，联动硬质杆24-4推开原本被弹簧24-2压迫在密封楔口24-7内的弧形密封块24-3，这样大气通过通气孔24-8、密封楔口24-7、定位密封导管24-11导通到积水桶4内，同时锥形密封头18的锥形面与密封锥面24-10配合，隔绝了负压平衡总管23与积水桶4的联系。此时，积水桶4内气压等于大气压，而沉淀室28、备用沉淀室16的气压等于负压平衡***和进水分配***内的负压，这个压差使得沉淀室28、备用沉淀室16上的两个单向放水阀27关闭，当积水桶4内的积水达到较高水位时，在积水重力作用下，单向放水阀14开始放水。

当抽放管路中积水速度降低时，放水器通过沉淀室28即可处理全部积水并流入积水桶4内，使得集水总管1内的水位降低，积水不再流入备用积水分管22、备用沉淀室16中。

维修或排渣，应当尽量选择在积水量不大的时候，对备用沉淀室16或沉淀室28中的一个需要封闭起来进行维修或排渣。假定沉淀室28需要维修或排渣，备用沉淀室16需要维修或排渣时，可参照进行。

关闭积水分管25上的积水分管阀门2和连接沉淀室28的负压平衡分管20上的负压平衡分管阀门26；打开沉淀室28侧壁上的出渣口3，通过出渣口3清理沉淀室28内沉淀的废渣，或进行滤网17、单向放水阀27的简单维修、疏通。

在沉淀室28进行维修或排渣的同时，进水分配***内的积水通过备用积水分管22进入备用沉淀室16，开始在备用沉淀室16内积水，不影响整个放水器的正常的工作；由于连接备用沉淀室16的负压平衡分管20上的负压平衡分管阀门26打开，锥形密封头18也尚未封死密封锥面24-10，负压平衡分管20和负压平衡总管23可以分别导通到备用沉淀室16和积水桶4中，使备用沉淀室16和积水桶4的内部气压等于抽放管路气压，而进水分配***也连通着抽放管路，所以备用沉淀室16和积水桶4的内部气压与进水分配***气压、抽放管路气压全都相等，这样抽放管路积水就能在自身重力作用下流入进水分配***，继而进入备用沉淀室16，通过滤网17滤除颗粒性杂质后进入单向放水阀27；备用沉淀室16内积水达到一定的水位后，单向放水阀27的阀芯在积水压力作用下打开，滤除颗粒性杂质的积水流入积水桶4。

随着备用沉淀室16内的单向放水阀27不断向积水桶4内注水，积水桶4内的水位上升，而由于浮子12下部的磁铁9和固定在底座10上磁铁8的吸合，浮子12并不能上浮，防止了浮子12随水面波动而摩擦滑竿11；在水位达到一定高度后，浮子12受到的浮力大于自身重力和磁铁8与磁铁9之间的吸引力之和，浮子12即脱离底座10上磁铁8的束缚，以越来越大的加速度沿着滑竿11上浮，到达导向托盘7的高度后推动导向托盘7高速上移；当结合导向托盘7上移至接近双位阀24的位置后，导向托盘7上的磁铁6和双位阀24上的磁铁19之间的产生越来越大吸引力，结合浮子12的浮力，能够推动锥形密封头18快速顶开楔块24-5，联动硬质杆24-4推开原本被弹簧24-2压迫在密封楔口24-7内的弧形密封块24-3，这样大气通过通气孔24-8、密封楔口24-7、定位密封导管24-11导通到积水桶4内，同时锥形密封头18的锥形面与密封锥面24-10配合，隔绝了负压平衡总管23与积水桶4的联系。此时，积水桶4内气压等于大气压，而备用沉淀室16的气压等于负压平衡***和进水分配***内的负压，这个压差使得备用沉淀室16上的单向放水阀27关闭，当积水桶4内的积水达到较高水位时，在积水重力作用下，单向放水阀14开始放水。

随着单向放水阀14排水过程的进行，积水桶4内水位下降，浮子12逐渐下移，而导向托盘7上的磁铁6仍与双位阀24上的磁铁19吸合；当积水桶4内水位降低到比较低的水位，使得浮子12下部磁铁9与底座10上磁铁8之间的吸引力加上浮子12自身重力大于浮子12的浮力的时候，浮子12下部磁铁9与底座10上磁铁8快速吸合，这时导向托盘7和浮子12之间的拉绳15恰好完全伸展开，可以在磁铁9和磁铁8的吸引力加上浮子12重力的联合作用下，拉动导向托盘7下移；锥形密封头18随着导向托盘7下移，与密封锥面24-10脱离配合，同时弧形密封块24-3也在弹簧24-2压力作用下，重新封死密封楔口24-7，使得积水桶4通过负压接口24-9、定位密封导管24-11导通负压平衡总管23，同时隔绝了积水桶4与大气的导通。这样，积水桶4内气压再次等于负压平衡***、进水分配***内的气压，进水分配***内的积水可以在重力作用下流水备用沉淀室16，备用沉淀室16内达到一定水位后通过单向放水阀27流入积水桶4内。

完成对沉淀室28的维修或排渣后，打开积水分管25上的积水分管阀门2和连接沉淀室28的负压平衡分管20上的负压平衡分管阀门26，封闭好沉淀室28侧壁上的出渣口3，这样沉淀室28可再次投入使用。

Claims

1.一种负压自动放水器，其特征在于：它包括积水桶（4）、设在积水桶（4）内的浮力转换装置，浮力转换装置的上部反向对称设有沉淀室（28）和备用沉淀室（16），沉淀室（28）和备用沉淀室（16）的入口处分别设有向积水桶（4）内进水的单向放水阀（27），积水桶（4）上方设有进水分配***和负压分配***，沉淀室（28）和备用沉淀室（16）的底部分别设有兼做观察口的出渣口（3），积水桶（4）的底部设有单向放水阀（14）；所述的浮力转换装置包括底座（10）、套装在底座（10）上的底座磁铁（8）、固定在底座（10）上的滑竿（11）、套装在滑竿（11）上的浮子（12），浮子（12）的底部设有与底座磁铁（8）相对应的浮子磁铁（9），浮子（12）的上部与其经拉绳（15）相连的导向托盘（7），导向托盘（7）上设有托盘磁铁（6）和锥形密封头（18），锥形密封头（18）的上部设有与其相配合的双位阀（24），双位阀（24）固定在积水桶盖（21）上；所述的进水分配***包括集水总管（1）、分别与集水总管（1）相连的积水分管（25）和备用积水分管（22），备用积水分管（22）位于积水分管（25）的上部，备用积水分管（22）与备用沉淀室（16）相连通，积水分管（25）与沉淀室（28）相连通，积水分管（25）和备用积水分管（22）上分别设有积水分管阀门（2）；所述的负压分配***包括负压平衡总管（23）、对称设在负压平衡总管（23）两侧的负压平衡分管（20），负压平衡分管（20）上设有负压平衡管分阀门（26）。

2.根据权利要求1所述的一种负压自动放水器，其特征在于：所述的沉淀室（28）和备用沉淀室（16）的出口处分别设有滤网（17）。

3.根据权利要求1所述的一种负压自动放水器，其特征在于：所述的双位阀（24）包括阀体（24-1），阀体（24-1）的上端部设有负压接口（24-9），阀体（24-1）的下端部开有环形凹槽，环形凹槽中部设有定位密封导管(24-11)，定位密封导管(24-11)与负压接口（24-9）之间设有与锥形密封头（18）相适应的密封锥面（24-10），阀体（24-1）上部、围绕负压接口(24-9)设有多个通气孔（24-8），所述的定位密封导管(24-11)壁上对称开有密封楔口（24-7），所述的环形凹槽内水平对称设有导向筒（24-6），导向筒（24-6）内设有与密封楔口（24-7）相配合的弧形密封块（24-3），弧形密封块（24-3）的后部设有弹簧（24-2），弧形密封块（24-3）的前部经硬质杆（24-4）连接有楔块（24-5）。