CN108317294A - 抗冲击式排气阀 - Google Patents

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CN108317294A CN201810300460.4A CN201810300460A CN108317294A CN 108317294 A CN108317294 A CN 108317294A CN 201810300460 A CN201810300460 A CN 201810300460A CN 108317294 A CN108317294 A CN 108317294A
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刘家云
付晓辉
丁燕
辛杨杨
孙国斌
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Abstract

本发明公开了一种抗冲击式排气阀，包括阀体，阀体上设有排气口和进水口，阀体内设有空心浮体和浮体导向装置，阀体内设有密封阀板，阀体上设有阀板导向座，密封阀板上设有排气导向管，排气导向管下部固定设有弹性阻浮装置，弹性阻浮装置的下端低于排气导向管的下端，弹性阻浮装置收缩后空心浮体可抵靠在微排通道的下端口上；本发明密封阀板在与排气口接触时，弹性阻浮装置可进行缓冲，降低零部件之间的冲击；阀体内少量气体不断聚集时，弹性阻浮装置可与空心浮体重力共同作用，使微排通道尽快打开，这使得储气量较小，空心浮体重新上升加速并不明显，同时加上弹性阻浮装置的缓冲作用，频繁微量排气后的冲击明显消除。

Description

抗冲击式排气阀
技术领域
本发明涉及一种排气阀，尤其涉及一种抗冲击式排气阀。
背景技术
排气阀是输水管道***中的重要装置，通常安装在输水管道***的高处或者闭气的地方。
排气阀的作用是：当管道内出现大量气体时，排气阀可以排出管道内的空气，当管道内产生少量气体时，排气阀可及时地排出管道内的少量气体，从而减少输水气阻，保证输水稳定和管路安全；当管道内出现负压时，排气阀可快速吸入气体，防止管道被吸瘪或者密封被破坏等情况发生。
现有排气阀的结构形式较多，如申请号为“201610299783.7”名称为“一种排气阀”的发明专利、申请号为“201620773702.8”名称为“一种带微量排气阀的进排气阀”等，但其基本原理大致相同。以申请号为“201610299783.7”名称为“一种排气阀”的发明专利为例，排气阀的基本工作原理为：(1)管道内产生大量气体时，密封阀板与浮球都在自重作用下保持最低位置，大量气体通过密封阀板与阀体排气口之间的较大空隙迅速排出；(2)大量气体排出后，管道内的水开始从阀体进水口进入，浮球在浮力作用下开始上升，首先顶动密封阀板中心的排气导向管，关闭微量排气通道，因为排气导向管与密封阀板固定连接，所以密封阀板也被同步顶动；(3)浮球顶动上升直至密封阀板与阀体的排气口密封接触，阀体内形成密闭空间，密封阀板在浮球浮力和密闭空间内的气压共同作用下保持稳定，管道内也形成稳压水流；(4)当有少量气体析出时，少量气体进入阀体的密闭空间，阀体内水位下降，浮球随之下降，排气导向管上的微量排气通道开启，排出这些少量气体，排出后阀体内水位恢复，浮球上升再次把微量排气通道关闭；(5)当管道内出现负压时，阀体内水位迅速下降，密封阀板和浮球因气压和自重作用迅速打开，外界气体迅速进入管道。上述原理中(2)和(3)浮球顶动时密封较大空隙和密封微量排气通道的先后顺序因不同排气阀的结构会产生不同，但原理中第(4)点所有排气阀是一样的。
在实际使用时，现有排气阀根据上述工作原理仍然存在一些问题，对于上述原理(2)和(3)来说，浮球因为管道内的水压会快速上升，此时浮球浮力F浮＞浮球重力G球+密封阀板重力G板+排气导向管重力G管，浮球、密封阀板和排气导向管的整体会呈一定加速的趋势向上运动，密封阀板也会因此速度会逐渐变大，在密封阀板与排气口密封接触的瞬间，根据冲量公式Ft＝mv，密封阀板会受到排气口处非常大的反作用力，这种反作用力不仅会产生一定的噪音，而且容易导致密封阀板产生形变，同时这种反作用力也会传递给排气导向管和浮球，因为浮球本身为薄壁结构且排气导向管横截面积较小，所以传递过来的反作用力会局部施加到浮球表面，导致浮球发生形变，另外根据力的相互作用，密封阀板也会对排气口处的密封圈等造成冲击，导致密封圈容易损坏，所以这种冲击力的存在，对排气阀较多零部件都影响较大，特别容易引起零部件损坏，导致排气阀失去作用。
另外，对于上述原理(4)来说，在阀体内形成密闭空间时，密闭空间内的气体会因水压作用压缩一定体积，形成高压气体，此时浮球浮力F浮+压缩气体的相对压力F气＝浮球重力G球+密封阀板重力G板+排气导向管重力G管+排气口支撑力f排气口，其中压缩气体的相对压力F气是压缩气体对密封阀板的压力与外界大气对密封阀板的压力差，浮球、密封阀板和排气导向管在上述作用力的平衡下保持稳定，根据F＝PS可知，密封阀板面积越大，此时气压提供的支撑力越大，这也是现有密封阀板表面积设计都较大的原因，现有密封阀板通常都设计为锅状，增大表面积的设计也使得密封阀板本身强度较弱，在前面所述的密封阀板密封接触时受到的冲击力也就越容易使密封阀板本身产生变形。少量气体进入阀体后，水位略微下降，浮球浮力F浮减小，但因为压缩气体提供的压力足以支撑密封阀板和排气导向管且此时浮球浮力F浮＞浮球重力G球，浮球并未脱离排气导向管，随着后续更多的少量气体进入阀体，水位下降逐步增大，当浮球浮力F浮＝浮球重力G球时，浮球与排气导向管的下端口之间因为内外压力差仍然不易脱离，此时水位仍在少量气体的进入过程中不断下降，直至浮球浮力F浮小于浮球重力G球且G球作用能克服排气导向管下端内外压力差和浮球浮力F浮时，浮球才会脱离排气导向管，微量排气通道才会打开；因为阀体密闭空间内压缩气体气压明显大于外界大气压，气体会急剧排出，且因为微量排气通道开启时，原先密闭空间内储气量较大，阀体内会被迅速充水，浮球又在浮力作用下加速上浮，最终又冲击在排气导向管的下端口上，这种频繁微量排气后产生的浮球与排气导向管下端口之间的冲击，也成为浮球易损坏的重要因素。
上述问题出现的原因主要是：(1)浮球与密封阀板之间都为硬接触，虽然有些排气阀在排气导向管的下端增加橡胶套，在提高密封效果的同时作为缓冲之用，但橡胶套在频繁被冲击的情况下也极易损坏，问题并未从根本上解决；(2)现有排气阀微量排气通道的开启，单纯依靠水位下降后浮球自身重力克服浮力和排气导向管下端口内外压差来实现，太容易导致密闭空间内储气量过大，从而使得每次微量排气后浮球对排气导向管的冲击较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、使用可靠、可显著减小对管道水压影响的抗冲击式排气阀。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：抗冲击式排气阀，包括阀体，所述阀体的上方和下方分别设有排气口和进水口，所述阀体内设有空心浮体，所述阀体内设有浮体导向装置，所述浮体导向装置与所述阀体之间构成连通所述进水口和所述排气口的流体通道，所述阀体内位于所述空心浮体和所述排气口之间设有密封阀板，所述密封阀板与所述排气口之间设有稳压密封装置，所述阀体上设有阀板导向座，所述密封阀板上固定设有与所述阀板导向座滑动连接的排气导向管，所述排气导向管的内孔构成微排通道；所述排气导向管伸出所述密封阀板下方的部分固定设有弹性阻浮装置，所述弹性阻浮装置的下端低于所述排气导向管的下端，所述弹性阻浮装置收缩后所述空心浮体可抵靠在所述微排通道的下端口上。
作为优选的技术方案，所述弹性阻浮装置包括固定设置在所述排气导向管下部的阻浮弹簧，所述阻浮弹簧的下端低于所述排气导向管的下端。
作为优选的技术方案，所述阻浮弹簧的下端固定设有浮体接触定位环。
作为优选的技术方案，所述阀板导向座位于所述排气口上方，所述阻浮弹簧的上端与所述密封阀板固定连接。
作为优选的技术方案，所述排气导向管上位于所述阀板导向座上方固定设有低位限位块。
作为优选的技术方案，所述稳压密封装置包括固定设置在所述排气口处的稳压密封圈。
作为优选的技术方案，所述浮体导向装置包括至少三个竖向设置在所述阀体的内壁上的浮体导向筋，相邻所述浮体导向筋之间构成所述流体通道。
由于采用了上述技术方案，抗冲击式排气阀，包括阀体，所述阀体的上方和下方分别设有排气口和进水口，所述阀体内设有空心浮体，所述阀体内设有浮体导向装置，所述浮体导向装置与所述阀体之间构成连通所述进水口和所述排气口的流体通道，所述阀体内位于所述空心浮体和所述排气口之间设有密封阀板，所述密封阀板与所述排气口之间设有稳压密封装置，所述阀体上设有阀板导向座，所述密封阀板上固定设有与所述阀板导向座滑动连接的排气导向管，所述排气导向管的内孔构成微排通道；所述排气导向管伸出所述密封阀板下方的部分固定设有弹性阻浮装置，所述弹性阻浮装置的下端低于所述排气导向管的下端，所述弹性阻浮装置收缩后所述空心浮体可抵靠在所述微排通道的下端口上；本发明密封阀板在与排气口密封接触时，弹性阻浮装置可对浮力进行缓冲，降低零部件之间的冲击；阀体内少量气体不断聚集时，弹性阻浮装置可与空心浮体重力共同作用，使空心浮体尽快脱离排气导向管打开微排通道，因为储气量较小，所以微量排气时空心浮体上升加速并不明显，同时加上弹性阻浮装置的缓冲作用，频繁的微量排气后空心浮体与排气导向管之间的冲击明显消除，显著提高了零部件的使用寿命。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例非工作状态的结构示意图；
图2是本发明实施例微量排气状态的结构示意图；
图3是本发明实施例完全密封状态的结构示意图；
图4是图3的I处结构放大示意图。
图中：1-阀体；11-排气口；12-进水口；13-气帽；14-浮体导向筋；15-流体通道；16-稳压密封圈；17-密封压环；18-阀板导向座；2-空心浮体；3-密封阀板；31-排气导向管；32-微排通道；33-低位限位块；34-微排密封套；35-阻浮弹簧；36-浮体接触定位环。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1至图4所示，抗冲击式排气阀，包括阀体1，所述阀体1的上方和下方分别设有排气口11和进水口12，当然本实施例所述阀体1上位于所述排气口11上方设有气帽13，所述气帽13为本领域技术人员所熟知的，在此不再赘述。所述阀体1内设有空心浮体2，所述阀体1内设有浮体导向装置，所述浮体导向装置与所述阀体1之间构成连通所述进水口12和所述排气口11的流体通道15。所述浮体导向装置包括至少三个竖向设置在所述阀体1的内壁上的浮体导向筋14，本实施例所述浮体导向筋14示意为四个且沿周向均匀布置，相邻所述浮体导向筋14之间构成所述流体通道15。本实施例所述空心浮体2示意为球状，当然也可以为长方体状、圆柱状或者其他形状。
所述阀体1内位于所述空心浮体2和所述排气口11之间设有密封阀板3，所述密封阀板3与所述排气口11之间设有稳压密封装置，所述稳压密封装置包括固定设置在所述排气口11处的稳压密封圈16。本实施例所述稳压密封圈16通过密封压环17固定安装在所述排气口11处，所述密封压环17的内径大于所述密封阀板3的外径且小于所述稳压密封圈16的外径，这样所述密封压环17不妨碍所述密封阀板3能抵靠在所述稳压密封圈16上。
所述阀体1上设有阀板导向座18，本实施例所述阀板导向座18位于所述排气口11上方，这样所述阀板导向座18也就位于所述密封阀板3上方，本实施例所述阀板导向座18通过三根周向均匀布置的导向座支撑杆与所述阀体1一体成型的，所述导向座支撑杆之间的空隙供气体通过。
所述密封阀板3上固定设有与所述阀板导向座18滑动连接的排气导向管31，所述排气导向管31的内孔构成微排通道32。本实施例所述排气导向管31上位于所述阀板导向座18上方固定设有低位限位块33，所述低位限位块33可保证在本实施例不工作时，如图1所示，所述密封阀板3和所述排气导向管31不会脱离所述阀板导向座18，所述低位限位块33为螺纹安装到所述排气导向管31上端的限位螺母。当然本实施例也可采用将所述空心浮体2的最低位进行上调的结构，使所述空心浮体2在最低位时仍可以支撑所述密封阀板3和所述排气导向管31不会脱离出所述阀板导向座18。
所述排气导向管31伸出所述密封阀板3下方的部分固定设有弹性阻浮装置，所述弹性阻浮装置的下端低于所述排气导向管31的下端，所述弹性阻浮装置收缩后所述空心浮体2可抵靠在所述微排通道32的下端口上。所述弹性阻浮装置包括固定设置在所述排气导向管31下部的阻浮弹簧35，所述阻浮弹簧35为压缩弹簧，所述阻浮弹簧35的下端低于所述排气导向管31的下端，因为本实施例所述阀板导向座18位于所述密封阀板3上方，所以本实施例所述阻浮弹簧35的上端与所述密封阀板3固定连接。当然所述阀板导向座18也可设置在所述密封阀板3下方，这样所述阻浮弹簧35就设置在所述阀板导向座18下方，所述阻浮弹簧35的上端可通过固定设置在所述排气导向管31上的圆盘与所述排气导向管31进行固定连接。本实施例所述阻浮弹簧35的下端固定设有浮体接触定位环36，所述浮体接触定位环36可使所述空心浮体2在受到浮力上升时，所述空心浮体2的顶点通过所述浮体接触定位环36定位，保证所述排气导向管31在上升过程中不会发生别卡的同时保证所述空心浮体2最后可顺利抵靠密封住所述微排通道32。为提高微排密封效果，本实施例在所述排气导向管31的下端安装有微排密封套34，所述微排密封套34上设有连通所述微排通道32的微排孔。
本实施例的工作原理为：(1)当管道内产生大量气体时，如图1所示，所述空心浮体2、所述密封阀板3和所述排气导向管31因为自重都处于最低位，所述浮体导向筋14保证所述空心浮体2的最低位，所述低位限位块33保证所述密封阀板3和所述排气导向管31的最低位，管道内产生的大量气体通过所述密封阀板3与所述排气口11之间的较大空隙顺利排出；(2)大量气体排出后，管道内的水开始从所述进水口12进入，所述空心浮体2在浮力作用下开始上升，上升过程中所述空心浮体2首先抵靠所述浮体接触定位环36，因为所述密封阀板3和所述排气导向管31的重力作用，所述阻浮弹簧35在此时会产生第一次收缩，所述阻浮弹簧35的收缩会产生一定的弹簧力，这个弹簧力会使得此时所述空心浮体2不会接触到所述微排密封套34，从而防止所述空心浮体2直接碰撞所述微排密封套34导致的零部件损坏；此时所述空心浮体2的浮力通过所述阻浮弹簧35带动所述密封阀板3和所述排气导向管31同步向上活动；(3)当所述密封阀板3与所述排气口11密封接触时，如图2所示，所述阻浮弹簧35会由于后续所述空心浮体2所受到的浮力而产生二次收缩，所述二次收缩对所述密封阀板3与所述排气口11的接触起到有效地缓冲作用，根据冲量公式，所述排气口11对所述密封阀板3的反作用力会明显减小，同时所述二次收缩也会使得所述阻浮弹簧35产生的弹簧力增大，使所述空心浮体2不会冲击所述微排密封套34，防止了所述微排密封套34的冲击损坏；此时因为所述微排通道32尚未封住，所述阀体1内的水位仍然不断上升，使得所述空心浮体2受到的浮力不断增大，所述阻浮弹簧35被迫产生第三次收缩，所述空心浮体2受到的浮力最终克服所述阻浮弹簧35的弹簧力，使所述空心浮体2封堵住所述微排通道32，如图3所示，所述阀体1内形成密闭空间，此时的所述密封阀板3和所述排气导向管31的受力为：弹簧力F弹簧＝所述密封阀板3重力G板+所述排气导向管31重力G管+所述排气口11支撑力f排气口，此时所述空心浮体2的受力为：浮力F浮＝弹簧力F弹簧+浮体重力G球，因为此时水压大于密闭空间内的气压，所以密闭空间内的剩余气体会被压缩，形成高压气体，所述阀体1内的水位会再次升高，因为所述空心浮体2被限制不能继续升高，再次升高的水位会使得浮力F浮变大成为F浮’，F浮’提高了所述微排密封套34的密封效果，此时所述空心浮体2的受力为：F浮’＝弹簧力F弹簧+浮体重力G球+微排密封套34反作用力f套，此时所述密封阀板3和所述排气导向管31的受力为：弹簧力F弹簧+f套+压缩气体的相对压力F气＝所述密封阀板3重力G板+所述排气导向管31重力G管+所述排气口11支撑力f排气口’，当然此时所述排气口11支撑力f排气口’＞f排气口；到此所述阀体1内水位不再变化，管道内形成稳压水流；(4)当有少量气体析出时，少量气体进入所述阀体1内部，所述阀体1内水位开始下降，所述空心浮体2的浮力F浮逐渐减小，当浮力F浮＝弹簧力F弹簧+浮球重力G球时，所述微排通道32的下端口因为内外气压差，所述空心浮体2仍未脱离所述排气导向管31，再有少量气体进入后，所述阀体1内水位再略微下降，此时F浮＜F弹簧+G球，所述阻浮弹簧35的弹簧力很容易克服内外气压差，推动所述空心浮体2脱离所述排气导向管31，打开所述微排通道32，实现微量排气；从上述原理中，本领域技术人员很容易发现，本实施例使所述空心浮体2脱离所述排气导向管31实现微量排气的作用力不光只有所述空心浮体2的重力，还包括所述阻浮弹簧35的弹簧力，在所述微排通道32打开时，密闭空间内的储气量是非常小的，所以本实施例相比现有技术来说，在打开所述微排通道32时，因为所述阀体1内的储气量非常少，本实施例微量排气过程会很短，所述空心浮体2也不会下降太大距离，所述阀体1内的水位恢复相比现有技术来说就更为平缓，加上所述空心浮体2上浮过程中又会受到所述阻浮弹簧35的缓冲作用，所述空心浮体2与所述微排密封套34之间的冲击明显消除；(5)当管道内出现负压时，所述阀体1内水位迅速下降，所述密封阀板3和所述空心浮体2因气压和自重作用迅速打开，外界气体迅速进入管道。
综上所述，本实施例所述密封阀板3在与所述排气口11密封接触时，所述阻浮弹簧35可对所述空心浮体2的浮力进行缓冲，降低零部件之间的冲击；所述阀体1内少量气体不断聚集时，所述阻浮弹簧35可与所述空心浮体2的重力共同作用，使所述空心浮体2尽快脱离所述排气导向管31打开所述微排通道32，因为储气量较小，所以微量排气时所述空心浮体2上升加速并不明显，同时加上阻浮弹簧35的缓冲作用，频繁的微量排气后所述空心浮体2与所述排气导向管32之间或者说所述空心浮体2与所述微排密封套34之间的冲击明显消除，显著提高了零部件的使用寿命。本实施例用较简单的结构解决了现有技术中普遍面对的技术问题，具有很高的推广价值。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (7)

1.抗冲击式排气阀，包括阀体，所述阀体的上方和下方分别设有排气口和进水口，所述阀体内设有空心浮体，所述阀体内设有浮体导向装置，所述浮体导向装置与所述阀体之间构成连通所述进水口和所述排气口的流体通道，所述阀体内位于所述空心浮体和所述排气口之间设有密封阀板，所述密封阀板与所述排气口之间设有稳压密封装置，其特征在于：所述阀体上设有阀板导向座，所述密封阀板上固定设有与所述阀板导向座滑动连接的排气导向管，所述排气导向管的内孔构成微排通道；所述排气导向管伸出所述密封阀板下方的部分固定设有弹性阻浮装置，所述弹性阻浮装置的下端低于所述排气导向管的下端，所述弹性阻浮装置收缩后所述空心浮体可抵靠在所述微排通道的下端口上。
2.如权利要求1所述的抗冲击式排气阀，其特征在于：所述弹性阻浮装置包括固定设置在所述排气导向管下部的阻浮弹簧，所述阻浮弹簧的下端低于所述排气导向管的下端。
3.如权利要求2所述的抗冲击式排气阀，其特征在于：所述阻浮弹簧的下端固定设有浮体接触定位环。
4.如权利要求2所述的抗冲击式排气阀，其特征在于：所述阀板导向座位于所述排气口上方，所述阻浮弹簧的上端与所述密封阀板固定连接。
5.如权利要求4所述的抗冲击式排气阀，其特征在于：所述排气导向管上位于所述阀板导向座上方固定设有低位限位块。
6.如权利要求1所述的抗冲击式排气阀，其特征在于：所述稳压密封装置包括固定设置在所述排气口处的稳压密封圈。
7.如权利要求1至6任一权利要求所述的抗冲击式排气阀，其特征在于：所述浮体导向装置包括至少三个竖向设置在所述阀体的内壁上的浮体导向筋，相邻所述浮体导向筋之间构成所述流体通道。
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