CN113464677A - 一种低阻切换流通比例阀门 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低阻切换流通比例阀门，属于阀门技术领域，包括带有底座的支架，在支架上水平设有低流量直管，在低流量直管一侧连通有高流量U型管，低流量直管与高流量U型管的入口和出口分别相通；在低流量直管入口处设有选择衬管，所述选择衬管与低流量直管内壁转动密封连接，在选择衬管外壁上沿径向固定有把手，在把手相对一侧设有与高流量U型管入口尺寸匹配的开口，在低流量直管上设有与把手匹配的条形开槽；该阀门还设有用于消除水锤效应的缓冲装置。本发明能最大程度保持阀门内壁光滑度，同时，可根据水流大小可选择不同流过通道；再结合缓冲装置减小水锤效应对管道和阀门的伤害。

Description

一种低阻切换流通比例阀门
技术领域
本发明属于阀门领域，具体涉及一种低阻切换流通比例阀门。
背景技术
目前，常用的阀门有蝶阀、连杆阀。蝶阀是一种以单个叶片围绕阀体中心轴旋转从而达到启闭通道功能的阀门；连杆阀的旋转轴心偏置，使用杠杆原理推动叶片动作密封，是一种大压力阀门。蝶阀和连杆阀所有的机构都在阀体内侧，结构较多，容易在轮廓变化处以及旋转轴等结构部位出现颗粒杂物沉积、固结，经常使叶片无法正常旋转，甚至堵塞而无法正常启停阀门的现象。
发明内容
本发明的目的是提供一种低阻切换流通比例阀门，最大程度保持阀门内壁光滑度，同时，可根据水流大小可选择不同流过通道；再结合缓冲装置减小水锤效应对管道和阀门的伤害。
本发明采取的技术方案是：
一种低阻切换流通比例阀门，包括带有底座的支架，在支架上水平设有低流量直管，在低流量直管一侧连通有高流量U型管，低流量直管与高流量U型管的入口和出口分别相通；在低流量直管入口处设有选择衬管，所述选择衬管与低流量直管内壁转动密封连接，在选择衬管外壁上沿径向固定有把手，在把手相对一侧设有与高流量U型管入口尺寸匹配的开口，在低流量直管上设有与把手匹配的条形开槽；
当把手从开槽的一端转动到另一端的过程中，对应的，高流量U型管的入口被选择衬管完全封闭到完全打开。
进一步的，所述高流量U型管全部由可变形的硬质橡胶管制成，或者至少包含一段硬质橡胶管。
进一步的，在所述硬质橡胶管外侧设有挤压装置。
进一步的，所述挤压装置整体垂直固定在底座上，包括支撑，在支撑中部水平设有电机，电机转轴上固定有齿轮，齿轮左右两侧分别啮合连接有左齿条和右齿条，两个齿条分别连接顶部悬挂和底部悬挂，顶部悬挂和底部悬挂分别固定连接有上加紧块和下加紧块，上加紧块和下加紧块分别与所述硬质橡胶管相接触；
当需要改变高流量U型管流量时，电机带动两个齿条作相对运动，再带动上加紧块和下加紧块一起挤压硬质橡胶管，最终改变该管道截面积，进而改变了流量。
进一步的，在所述顶部悬挂上还设有一号电缸，用于微调顶部悬挂下降距离，进而微调上加紧块对硬质橡胶管的作用力。
通过电机以及一号电缸的共同作用，可以使得上加紧块和下加紧块运动的距离和时间相同，保证被挤压的硬质橡胶管在同一时间内上下两面的变形量相同，避免流体流过时在管道内发生侧震的风险。
进一步的，所述低流量直管包括对接而成的两节支管，两节所述支管相连接一端为半球状，两节支管之间设有尺寸匹配的橡胶圈，两节支管采用紧固装置固定；在两节支管相接处的外侧，设有可沿低流量直管轴向移动的电磁铁，该电磁铁一侧设有控制电磁铁移动的二号电缸；所述紧固装置包括紧固电机，紧固电机通过螺杆将两节支管固定连接在一起；
在两节支管形成的球形空间内设有铁质球体，该球体的直径小于所述球形空间直径，大于等于低流量直管入口管径；在球体两侧分别设有固定连接在低流量直管内壁上十字固定架，同时，在球体两侧的球面上固定有平行于低流量直管轴线的平衡杆，该平衡杆与所述十字固定架滑动连接；
平衡杆与十字固定架的组合，保证球体不偏心。
当低流速下的流体流过该直管时，受电磁铁的作用，球体处于球心空间内，流体从球体与球心空间外壳之间的缝隙流过；当改变电磁铁位置时，电磁铁带动球体向一侧移动，由于球体直径与管道直径相同，所以会堵住管道，即关闭了阀门。在此过程中，控制球体与球形空间外壳的距离，即控制了缝隙的大小，进而控制了流量大小。
进一步的，所述球体为空心球，沿水平方向上，该空心球体的其中一半依次设有盖子、离心开关、微型电机，在微型电机转轴上，沿径向辐射布置有多个条形杆，每个条形杆上活动套设有一个叶片；在盖子内设有蜂鸣器，该蜂鸣器与所述离心开关连接；
微型电机采用电池供电，在其转动下，套在条形杆上的叶片会被甩出，叶片本身通过弹簧与条形杆相连，当电机停止转动后，在弹簧作用下缩回。当流速非常快时，离心开关接通盖子上的蜂鸣器发出警报，与此同时，微型电机启动使得叶片从空心球面伸出，叶片抵触到球形空间的内壁上，阻止球体偏移(正因为流速过快，球体受到的冲击力过大而偏离了球形空间中心位置，即向管道靠近，因而会减小间隙，阻碍了流体通过，造成流量损失，所以，通过伸出的叶片增加球体的摩阻来防止流通间隙的减小)。
进一步的，在低流量直管入口附近设有缓冲装置，所述缓冲装置包括柱状缓冲罐，在该缓冲罐内设有密封隔板，在密封隔板下方和上方分别设有弹簧A和弹簧B，弹簧A下部还设有非密封隔板，缓冲罐顶端连通有液压管；在低流量直管上固定有液压缸，该液压缸一端与所述液压管连通，一端设有可伸缩的液压杆，该液压杆与所述二号电缸连接。
当本阀门或者相邻的阀门关闭时，(以本阀门直管为例说明)，流体流动到球体处时(此时球体封堵住了通道)，会发生折返，折返的流体会与后面进入的流体发生撞击(类似碰触岩石的海浪)，此时，如果流体压力不是非常大，则会向上进入缓冲罐，受弹簧A的作用得到缓冲，避免造成其它部件大的冲击力；如果流体压力非常大，则使得弹簧A被压缩完，进而会继续压缩弹簧B，这时除了两个弹簧的缓冲作用外，缓冲罐内的密封隔板由于向上移动而将液压管内的流体压回液压缸，使得液压杆伸出，进而带动二号电缸右移，电缸右移又带动电磁铁右移，电磁铁带动球体右移，球体右移便与管道产生间隙，使得管道内的高压流体发生泄压，即，对于流体压力非常大的情况，会发生两个弹簧、液压缸、球体三者同时泄压进行缓冲，可以在极短时间内使得压力降低，减小了瞬时高压对阀门及管道的冲击，减弱了水锤效应。
进一步的，所述弹簧A的弹力小于弹簧B的弹力。
本发明的有益效果：
1、本发明阀门设置有两种流量通道，可通过手动方式切换，相比现有阀门，适用范围更广；整体内部结构在改变流通比时，内壁结构表面仍然光滑，可以降低水流的阻力。
2、对于高流量通道，内部无任何阻流部件，不仅提高了流通效率，还可降低流体对管道的冲击，延长阀门使用寿命；另外，在该通道上设有硬质橡胶管以及匹配的挤压装置，能方便地改***质橡胶管截面积，从而改变流量。
3、在阀门入口处设置缓冲装置，可以降低水锤效应对本阀门以及与之相连的管道、其它阀门的冲击力。
附图说明
图1是本发明右侧立体示意图；
图2是本发明左侧立体示意图；
图3是本发明挤压装置立体示意图；
图4～图7是本发明低流量直管内部不同视角结构示意图；
图8是本发明低流量直管以及缓冲装置纵向截面图。
图中，1、底座，2、支架，3、把手，4、低流量直管，401、支管，402、橡胶圈，403、电磁铁，404、二号电缸，405、球体，406、十字固定架，407、平衡杆，408、盖子，409、离心开关，410、微型电机，411、条形杆，412、叶片，413、紧固电机，414、选择衬管，415、螺杆，5、缓冲装置，501、缓冲罐，502、密封隔板，503、弹簧A，504、弹簧B，505、非密封隔板，506、液压管，507、液压缸，508、液压杆，6、挤压装置，601、支撑，602、电机，603、齿轮，604、左齿条，605、右齿条，606、顶部悬挂，607、底部悬挂，608、上加紧块，609、下加紧块，610、一号电缸，7、高流量U型管，701、硬质橡胶管。
具体实施方式
如图1和图2所示，一种低阻切换流通比例阀门，包括带有底座1的支架2，在支架2上水平设有低流量直管4，在低流量直管4一侧连通有高流量U型管7，低流量直管4与高流量U型管7的入口和出口分别相通；在低流量直管4入口处设有选择衬管414，所述选择衬管414与低流量直管4内壁转动密封连接，在选择衬管414外壁上沿径向固定有把手3，在把手3相对一侧设有与高流量U型管7入口尺寸匹配的开口，在低流量直管4上设有与把手3匹配的条形开槽；当把手3从开槽的一端转动到另一端的过程中，对应的，高流量U型管7的入口被选择衬管414完全封闭到完全打开。
如图3所示，所述高流量U型管7中部一段为硬质橡胶管701，在所述硬质橡胶管701外侧设有挤压装置6。所述挤压装置6整体垂直固定在底座1上，包括支撑601，在支撑601中部水平设有电机602，电机602转轴上固定有齿轮603，齿轮603左右两侧分别啮合连接有左齿条604和右齿条605，两个齿条分别连接顶部悬挂606和底部悬挂607，顶部悬挂606和底部悬挂607分别固定连接有上加紧块608和下加紧块609，上加紧块608和下加紧块609分别与所述硬质橡胶管701相接触；当需要改变高流量U型管7流量时，电机602带动两个齿条作相对运动，再带动上加紧块608和下加紧块609一起挤压硬质橡胶管，最终改变该管道截面积，进而改变了流量。
在所述顶部悬挂606上还设有一号电缸610，用于微调顶部悬挂606下降距离，进而微调上加紧块608对硬质橡胶管701的作用力。通过电机602以及一号电缸610的共同作用，可以使得上加紧块608和下加紧块609运动的距离和时间相同，保证被挤压的硬质橡胶管在同一时间内上下两面的变形量相同，避免流体流过时在管道内发生侧震的风险。
如图4～图7所示，所述低流量直管4包括对接而成的两节支管401，两节所述支管401相连接一端为半球状，两节支管401之间设有尺寸匹配的橡胶圈402，两节支管采用紧固装置固定；在两节支管401相接处的外侧，设有可沿低流量直管轴向移动的电磁铁403，该电磁铁403一侧设有控制电磁铁403移动的二号电缸404；所述紧固装置包括紧固电机413，紧固电机413通过螺杆415将两节支管401固定连接在一起；
在两节支管401形成的球形空间内设有铁质球体405，该球体405的直径小于所述球形空间直径，大于等于低流量直管入口管径；在球体405两侧分别设有固定连接在低流量直管内壁上十字固定架406，同时，在球体405两侧的球面上固定有平行于低流量直管轴线的平衡杆407，该平衡杆407与所述十字固定架406滑动连接；平衡杆407与十字固定架406的组合，保证球体不偏心。
当低流速下的流体流过该直管时，受电磁铁的作用，球体处于球心空间内，流体从球体与球心空间外壳之间的缝隙流过；当改变电磁铁位置时，电磁铁带动球体向一侧移动，由于球体直径与管道直径相同，所以会堵住管道，即关闭了阀门。在此过程中，控制球体与球形空间外壳的距离，即控制了缝隙的大小，进而控制了流量大小。
所述球体405为空心球，沿水平方向上，该空心球体的其中一半依次设有盖子408、离心开关409、微型电机410，在微型电机410转轴上，沿径向辐射布置有多个条形杆411，每个条形杆411上活动套设有一个叶片412；在盖子408内设有蜂鸣器，该蜂鸣器与所述离心开关409连接；
微型电机采用电池供电，在其转动下，套在条形杆上的叶片会被甩出，叶片本身通过弹簧与条形杆相连，当电机停止转动后，在弹簧作用下缩回。当流速非常快时，离心开关接通盖子上的蜂鸣器发出警报，与此同时，微型电机启动使得叶片从空心球面伸出，叶片抵触到球形空间的内壁上，阻止球体偏移(正因为流速过快，球体受到的冲击力过大而偏离了球形空间中心位置，即向管道靠近，因而会减小间隙，阻碍了流体通过，造成流量损失，所以，通过伸出的叶片增加球体的摩阻来防止流通间隙的减小)。
如图8所示，在低流量直管入口附近设有缓冲装置5，所述缓冲装置5包括柱状缓冲罐501，在该缓冲罐501内设有密封隔板502，在密封隔板502下方和上方分别设有弹簧A 503和弹簧B 504，所述弹簧A 503的弹力小于弹簧B 504的弹力。弹簧A 503下部还设有非密封隔板505，缓冲罐501顶端连通有液压管506；在低流量直管4上固定有液压缸507，该液压缸507一端与所述液压管506连通，一端设有可伸缩的液压杆508，该液压杆508与所述二号电缸404连接。
当本阀门或者相邻的阀门关闭时，(以本阀门直管为例说明)，流体流动到球体处时(此时球体封堵住了通道)，会发生折返，折返的流体会与后面进入的流体发生撞击(类似碰触岩石的海浪)，此时，如果流体压力不是非常大，则会向上进入缓冲罐，受弹簧A的作用得到缓冲，避免造成其他部件大的冲击力；如果流体压力非常大，则使得弹簧A被压缩完，进而会继续压缩弹簧B，这时除了两个弹簧的缓冲作用外，缓冲罐内的密封隔板由于向上移动而将液压管内的流体压回液压缸，使得液压杆伸出，进而带动二号电缸右移，电缸右移又带动电磁铁右移，电磁铁带动球体右移，电磁铁右移便与管道产生间隙，使得管道内的高压流体发生泄压，即，对于流体压力非常大的情况，会发生两个弹簧、液压缸、球体三者同时泄压进行缓冲，可以在极短时间内使得压力降低，减小了瞬时高压对阀门及管道的冲击，减弱了水锤效应。

Claims (9)

1.一种低阻切换流通比例阀门，其特征在于，包括带有底座(1)的支架(2)，在支架(2)上水平设有低流量直管(4)，在低流量直管(4)一侧连通有高流量U型管(7)，低流量直管(4)与高流量U型管(7)的入口和出口分别相通；在低流量直管(4)入口处设有选择衬管(414)，所述选择衬管(414)与低流量直管(4)内壁转动密封连接，在选择衬管(414)外壁上沿径向固定有把手(3)，在把手(3)相对一侧设有与高流量U型管(7)入口尺寸匹配的开口，在低流量直管(4)上设有与把手(3)匹配的条形开槽。
2.如权利要求1所述的一种低阻切换流通比例阀门，其特征在于，所述高流量U型管(7)全部由可变形的硬质橡胶管制成，或者至少包含一段硬质橡胶管(701)。
3.如权利要求2所述的一种低阻切换流通比例阀门，其特征在于，在所述硬质橡胶管(701)外侧设有挤压装置(6)。
4.如权利要求3所述的一种低阻切换流通比例阀门，其特征在于，所述挤压装置(6)整体垂直固定在底座(1)上，包括支撑(601)，在支撑(601)中部水平设有电机(602)，电机(602)转轴上固定有齿轮(603)，齿轮(603)左右两侧分别啮合连接有左齿条(604)和右齿条(605)，两个齿条分别连接顶部悬挂(606)和底部悬挂(607)，顶部悬挂(606)和底部悬挂(607)分别固定连接有上加紧块(608)和下加紧块(609)，上加紧块(608)和下加紧块(609)分别与所述硬质橡胶管(701)相接触。
5.如权利要求4所述的一种低阻切换流通比例阀门，其特征在于，在所述顶部悬挂(606)上还设有一号电缸(610)，用于微调顶部悬挂(606)下降距离，进而微调上加紧块(608)对硬质橡胶管(701)的作用力。
6.如权利要求1所述的一种低阻切换流通比例阀门，其特征在于，所述低流量直管(4)包括对接而成的两节支管(401)，两节所述支管(401)相连接一端为半球状，两节支管(401)之间设有尺寸匹配的橡胶圈(402)，两节支管采用紧固装置固定；在两节支管(401)相接处的外侧，设有可沿低流量直管轴向移动的电磁铁(403)，该电磁铁(403)一侧设有控制电磁铁(403)移动的二号电缸(404)；所述紧固装置包括紧固电机(413)，紧固电机(413)通过螺杆(415)将两节支管(401)固定连接在一起；
在两节支管(401)形成的球形空间内设有铁质球体(405)，该球体(405)的直径小于所述球形空间直径，大于等于低流量直管入口管径；在球体(405)两侧分别设有固定连接在低流量直管内壁上十字固定架(406)，同时，在球体(405)两侧的球面上固定有平行于低流量直管轴线的平衡杆(407)，该平衡杆(407)与所述十字固定架(406)滑动连接。
7.如权利要求6所述的一种低阻切换流通比例阀门，其特征在于，所述球体(405)为空心球，沿水平方向上，该空心球体的其中一半依次设有盖子(408)、离心开关(409)、微型电机(410)，在微型电机(410)转轴上，沿径向辐射布置有多个条形杆(411)，每个条形杆(411)上活动套设有一个叶片(412)；在盖子(408)内设有蜂鸣器，该蜂鸣器与所述离心开关(409)连接。
8.如权利要求1所述的一种低阻切换流通比例阀门，其特征在于，在低流量直管入口附近设有缓冲装置(5)，所述缓冲装置(5)包括柱状缓冲罐(501)，在该缓冲罐(501)内设有密封隔板(502)，在密封隔板(502)下方和上方分别设有弹簧A(503)和弹簧B(504)，弹簧A(503)下部还设有非密封隔板(505)，缓冲罐(501)顶端连通有液压管(506)；在低流量直管(4)上固定有液压缸(507)，该液压缸(507)一端与所述液压管(506)连通，一端设有可伸缩的液压杆(508)，该液压杆(508)与所述二号电缸(404)连接。
9.如权利要求8所述的一种低阻切换流通比例阀门，其特征在于，所述弹簧A(503)的弹力小于弹簧B(504)的弹力。
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