一体式防水锤高速空气阀的制作方法

1.本发明涉及阀门装置，具体而言，涉及一种一体式防水锤高速空气阀。

背景技术：

2.空气阀安装于水泵出水管、长距离输水管线的局部高点、长水平段、长上坡段、长下坡段、水平段末端等，用于排除管内气体疏通管道，使管道运转正常。空气阀主要工作过程包括：当管道内压力低于大气压时吸入空气，而当管道中压力上升高于大气压时排出空气。在排气过程中，当管内液体充满管道时阀门能够自动关闭，不允许液体泄入大气。现有的空气阀主要存在如下缺陷：1、管道输水过程中，水里通常溶有一定数量的气体，这种气体的溶解程度随水的温度和压力而变化，随水流给管道带进了一些气体，这些气体混合在水流中又逐渐释放出来，积累在管内顶部，压缩过水断面，增加输水过程中额外的水头损失，但是此时空气阀第一阀体中的水位依旧较高，浮球无法回落，导致排气出口无法及时泄放这些微量气体，降低了空气阀排气效率；2、输水管路中水阀突然关闭引起的水锤效应还会导致高速气流瞬间吹起浮球使排气通道突然关闭，或者冲击浮球导致浮球受损，影响空气阀的稳定性和使用寿命，增加了故障率；3、空气阀直接与管道外部连通，随时存在漏水隐患，若依靠人工巡查不仅会导致人工成本增加也无法快速发现漏水点。因此，现有的空气阀在提升排气效率、降低故障率和降低人工巡查成本等方面需要进一步改善。

技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决上述现有技术或相关技术中存在的技术问题之一，提供了一种一体式防水锤高速空气阀，提高空气阀排气效率，降低故障率。
4.本发明是通过以下技术方案予以实现：一种一体式防水锤高速空气阀，包括：第一阀体，第一阀体具有自上而下依次连通的第一球型腔体、柱型腔体和第二球型腔体，三个腔体的中轴线重合；第二球型腔体用于连通输水管道，第二球型腔体的内部设有水锤防止器，第一球型腔体的顶部具有主排气口；第一浮球组件，设置在第一球型腔体中，浮起状态下封闭主排气口；副排气阀，设置在第一阀体的侧壁上，具有副排气口，副排气口与第一阀体外部连通；水锤防止器包括支架和多孔板，支架固定在第一阀体中，多孔板固定在支架上，多孔板的底部(迎水面)向外凸起。
5.在该技术方案中，第一阀体采用一体式结构，球型与柱形相结合，无渗漏点，避免了法兰式阀盖运行过程中的渗漏问题。第一阀体设计为全通径第一阀体，所有流体流通横截面积等于公称直径，流道成流线型结构，使流体通道无阻碍地通过，流体通畅且强度及刚度好，通气量采用全通径设计；一体式结构设计大大的降低了阀门的重量，结构简单，性能优越，使装配及现场安装更为方便。副排气阀能够自动运行，不间断地将管路中积累的微量气体持续排出，副排气阀(微量排气阀)的工作原理是利用水的浮力将浮球浮起阻塞放气口，当管道最高点存气时，水的浮力减少或者没有了，微量排气阀放气口被打开，在水压的作用下，空气从排气口排出，当气体排完时，在水的浮力作用浮球阻塞放气口。水锤防止器
安装在阀体下部，在水锤工况下，水锤防止器会有效的减缓排气量及水柱弥合速度，有效吸纳和限制水锤波动幅度，防止水锤冲击时高速气流瞬间吹起浮球而导致排气通道突然关闭，而且避免高速水流直接冲击浮球而造成浮球碰撞损伤。
6.根据本发明提供的一体式防水锤高速空气阀，优选地，主排气口的内径不小于柱型腔体的内径，以提升排气速度。
7.根据本发明提供的一体式防水锤高速空气阀，优选地，第一浮球组件包括：浮球、球座和导向杆；球座固定在第一球型腔体中并托起浮球，浮球连接导向杆，导向杆贯穿球座、柱型腔体以及固定在第二球型腔体中的导向孔，导向杆能够沿竖直方向上下滑动。
8.在该技术方案中，浮体采用整体球型结构，导向杆采用六方防抱死结构，避免了浮球杠杆式结构易出现转动不灵活、定位不准确、排气量不足的现象。
9.根据本发明提供的一体式防水锤高速空气阀，优选地，副排气阀具体包括：第二阀体和第二浮球组件，第二阀体具有倾斜腔体和竖直腔体，倾斜腔体连通第一球型腔体，第二浮球组件设置在竖直腔体中；倾斜腔体的中轴线与第一球型腔体的中轴线之间的夹角为45
°
。副排气阀与第一阀体之间呈45
°
夹角，更有利于微量气体快速进入副排气阀。
10.根据本发明提供的一体式防水锤高速空气阀，优选地，主排气口靠近第一浮球组件一侧设有密封结构，密封结构包括硬密封组件和软密封组件，硬密封组件固定在主排气口处，软密封组件固定在硬密封组件下侧。
11.根据本发明提供的一体式防水锤高速空气阀，优选地，密封结构为多点式中间镂空密封结构，硬密封组件为硬橡胶圈或硬质合金环，软密封组件为软橡胶圈。
12.在该技术方案中，采用软硬密封结构，当使用时间一定时期软密封密封圈损坏，那么硬密封起作用，争取了维修更换软密封橡胶圈的时间。尤其在长输水管线上避免了大量的水溢出。密封圈结构采用多点式中间镂空密封原理，使排气阀更好的能够在低压(0.02mpa)达到密封零渗漏，避免了低压渗漏。多点式镂空结构设计能够避免浮球被抱死的现象，防止了管道出现负压时浮球下不来的现象。
13.根据本发明提供的一体式防水锤高速空气阀，优选地，硬密封组件为硬橡胶圈，软密封组件为弹性橡胶网格。
14.根据本发明提供的一体式防水锤高速空气阀，优选地，还包括：防尘盖，通过螺栓固定在主排气口上方；螺栓旋入第一阀体顶部的凸缘中，螺栓的尾部固定有吊耳。
15.根据本发明提供的一体式防水锤高速空气阀，优选地，还包括：第一浮球感应装置，设置在主排气口处；第二浮球感应装置，设置在副排气口处；其中，第一浮球感应装置和第二浮球感应装置均包括水浸传感器和微动开关，微动开关与浮起的浮球组件接触后被触发，生成开关信号；水浸传感器在检测到漏水后，生成报警信号。
16.在该技术方案中，浮球浮起后会持续触发微动开关，生成的开关信号可以表示浮球的工作状态，从而初步获知空气阀是否能够正常工作，若微动开关被触发，水浸传感器未报警，则说明空气阀正常工作。反之，若水浸传感器报警，微动开关未被触发，则说明空气阀的浮球组件故障，若水浸传感器报警，微动开关也被触发，则说明排气口的密封组件损坏或浮球损坏，需要维修人员到达现场进行修复。
17.根据本发明提供的一体式防水锤高速空气阀，优选地，通信模块为物联网通信模块，物联网通信模块用于与上位机通信，以将开关信号和/或报警信号发送至上位机。
18.在该技术方案中，利用物联网模块将管路中各处的空气阀的感应数据汇总至上位机，便于同一管理和维护，如果给每一个空气阀分配一个地址数据，则能够快速定位出故障的空气阀。
19.本发明取得的有益效果至少包括：本发明公开的空气阀具备双排气通路(主排气口和副排气口)、防水锤结构和浮球感应装置，提升排气效率、降低故障率的同时还降低了人工巡查成本。具体的：当副排气阀腔体内充满水时，浮球在浮力作用下浮起并关闭排气口。工况运行中，管路内析出的少量空气经由主排气阀体内进入副排气阀腔体，聚集在排气口处。随着空气聚集越来越多，副排气阀腔内液位逐渐下降，浮球浮力降低，并在自生重力的作用下下落打开排气口进行排气。随着副排气阀内腔的空气逐渐排出，液位上升，浮球浮起并关闭排气口。实现了有气即排，排完即关，间隔排气，只排气不排水等功能，可最大限度排尽管线中出现的气体。水锤防止器的设置更加保证了管线运行的安全，大大降低了水锤的危害。当出现的水柱弥合工况时，阀门有效地限制排气，通过延缓排气时间，在管道当中造成空气囊似的弹性压缩空间，阻止快速的水柱弥合可能造成的压力升高，即断流弥合水锤。能够达到运行过程中的有效排气面积，防止冲击时高速气流瞬间吹起浮球而导致排气通道突然关闭，而且避免高速水流直接冲击浮球而造成浮球碰撞损伤。也能够有效地防止管道中的杂物堆积造成的排气口堵塞。
附图说明
20.图1示出了根据本发明实施例的一体式防水锤高速空气阀的结构示意图。
21.图2示出了图1中标号12和标号13处的放大图。
具体实施方式
22.为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
24.如图1和图2所示，本发明公开的一体式防水锤高速空气阀，包括：第一阀体1，第一阀体具有自上而下依次连通的第一球型腔体、柱型腔体和第二球型腔体，三个腔体的中轴线重合；第二球型腔体用于连通输水管道，第二球型腔体的内部设有水锤防止器，第一球型腔体的顶部具有主排气口3；第一浮球组件，设置在第一球型腔体中，浮起状态下封闭主排
气口；副排气阀4，设置在第一阀体的侧壁上，具有副排气口5，副排气口与第一阀体外部连通；水锤防止器包括支架6和多孔板7，支架固定在第一阀体中，多孔板固定在支架上，多孔板的底部(迎水面)向外凸起。
25.在该实施例中，第一阀体采用一体式结构，球型与柱形相结合，无渗漏点，避免了法兰式阀盖运行过程中的渗漏问题。第一阀体设计为全通径第一阀体，所有流体流通横截面积等于公称直径，流道成流线型结构，使流体通道无阻碍地通过，流体通畅且强度及刚度好，通气量采用全通径设计；一体式结构设计大大的降低了阀门的重量，结构简单，性能优越，使装配及现场安装更为方便。副排气阀能够自动运行，不间断地将管路中积累的微量气体持续排出，副排气阀(微量排气阀)的工作原理是利用水的浮力将浮球浮起阻塞放气口，当管道最高点存气时，水的浮力减少或者没有了，微量排气阀放气口被打开，在水压的作用下，空气从排气口排出，当气体排完时，在水的浮力作用浮球阻塞放气口。水锤防止器安装在阀体下部，在水锤工况下，水锤防止器会有效的减缓排气量及水柱弥合速度，有效吸纳和限制水锤波动幅度，防止水锤冲击时高速气流瞬间吹起浮球而导致排气通道突然关闭，而且避免高速水流直接冲击浮球而造成浮球碰撞损伤。
26.根据上述实施例，优选地，主排气口的内径不小于柱型腔体的内径，以提升排气速度。
27.根据上述实施例，优选地，第一浮球组件包括：浮球8、球座9和导向杆10；球座固定在第一球型腔体中并托起浮球，浮球连接导向杆，导向杆贯穿球座、柱型腔体以及固定在第二球型腔体中的导向孔11，导向杆能够沿竖直方向上下滑动。浮体采用整体球型结构，导向杆采用六方防抱死结构，避免了浮球杠杆式结构易出现转动不灵活、定位不准确、排气量不足的现象。
28.根据上述实施例，优选地，副排气阀具体包括：第二阀体和第二浮球组件，第二阀体具有倾斜腔体和竖直腔体，倾斜腔体连通第一球型腔体，第二浮球组件设置在竖直腔体中；倾斜腔体的中轴线与第一球型腔体的中轴线之间的夹角为45
°
，更有利于微量气体快速进入副排气阀。
29.根据上述实施例，优选地，主排气口靠近第一浮球组件一侧设有密封结构，密封结构包括硬密封组件12和软密封组件13，硬密封组件固定在主排气口处，软密封组件固定在硬密封组件下侧。密封结构为多点式中间镂空密封结构，硬密封组件为硬橡胶圈硬质合金环，软密封组件为软橡胶圈。采用软硬密封结构，当使用时间一定时期软密封密封圈损坏，那么硬密封起作用，争取了维修更换软密封橡胶圈的时间，双层密封结构的设计也更利于进行密封结构维护和更换。尤其在长输水管线上避免了大量的水溢出。密封圈结构采用多点式中间镂空密封原理，使排气阀更好的能够在低压(0.02mpa)达到密封零渗漏，避免了低压渗漏。多点式镂空结构设计能够避免浮球被抱死的现象，防止了管道出现负压时浮球下不来的现象。
30.根据上述实施例，优选地，硬密封组件为硬橡胶圈，软密封组件为弹性橡胶网格。
31.根据上述实施例，优选地，还包括：防尘盖14，通过螺栓固定在主排气口上方；螺栓旋入第一阀体顶部的凸缘中，螺栓的尾部固定有吊耳15。
32.根据上述实施例，优选地，还包括：第一浮球感应装置16，设置在主排气口处；第二浮球感应装置17，设置在副排气口处；通信模块，连接所述第一浮球感应装置和所述第二浮
球感应装置；其中，第一浮球感应装置和第二浮球感应装置均包括水浸传感器和微动开关，微动开关与浮起的浮球组件接触后被触发，生成开关信号；水浸传感器在检测到漏水后，生成报警信号。开关信号和或报警信号通过通信模块发送至上位机，实现了对空气阀的监控。
33.在该实施例中，浮球浮起后会持续触发微动开关，生成的开关信号可以表示浮球的工作状态，从而初步获知空气阀是否能够正常工作，若微动开关被触发，水浸传感器未报警，则说明空气阀正常工作。反之，若水浸传感器报警，微动开关未被触发，则说明空气阀的浮球组件故障，若水浸传感器报警，微动开关也被触发，则说明排气口的密封组件损坏或浮球损坏，需要维修人员到达现场进行修复。
34.根据上述实施例，优选地，所述通信模块为物联网通信模块，所述物联网通信模块用于与上位机通信，以将所述开关信号和/或所述报警信号发送至所述上位机。利用物联网模块将管路中各处的空气阀的感应数据汇总至上位机，便于同一管理和维护，如果给每一个空气阀分配一个地址数据，则能够快速定位出故障的空气阀。
35.本发明公开的一体式防水锤高速空气阀的具体工作过程包括：
36.当管路中积存气体时，浮球下降，排出空气，以提高管线及水泵的使用效率，当管内一旦产生负压时，此阀迅速吸入外界空气，以防止管线因负压而损坏。
37.阀门初始状态：浮球位于护筒底部，浮球下端有导向杆，使其密封面始终朝上，浮球在竖直力的作用下，可无阻碍地作有行程限制的上下运动。
38.高速排气状态：当管线充水排气时，高速气流通过阀体下部入口进入阀体，再通过排气口排入大气。
39.关闭密封状态：当管路中的气体基本排除完毕，水位上升进入阀体，淹没浮球时，浮球在水的浮力作用下将上浮，浮球的密封面与橡胶阀座接触形成高速进排气口的密封，随着阀体内水压的升高，密封部位的密封比压增大，阀门关闭，水和气体均不能通过阀门排出，阀门处于关闭和密封状态。
40.微量排气状态：在主排气口封闭状态下，管线中有气体析出时，将逐渐集聚到安装在管路局部高点的副排气阀阀体内。当副排气阀腔体内充满水时，浮球在浮力作用下浮起并关闭排气口。工况运行中，系统内析出的少量空气经由主排气阀体内进入微排腔体，聚集在排气口处。随着空气聚集越来越多，副排气阀腔内液位逐渐下降，浮球浮力降低，并在自生重力的作用下下落打开排气口进行排气。随着副排气阀内腔的空气逐渐排出，液位上升，浮球浮起并关闭排气口。实现了有气即排，排完即关，间隔排气，只排气不排水等功能，可最大限度排尽管线中出现的气体。
41.负压吸气状态：当管线因停泵、泄水排空而出现负压时，水位下降，外界空气压力大于管线水压，外界空气压力作用在浮球上，使浮球因水位下降而下落，高速进排气口打开，可以立即大量吸入外界空气而消除管线真空。消除水柱分离现象，避免水锤事故的发生，从而保护管线及阀门因负压而造成的损害甚至破裂。
42.综上所述，本发明提供的一体式防水锤高速空气阀具备双排气通路(主排气口和副排气口)、防水锤结构和浮球感应装置，提升排气效率、降低故障率的同时还降低了人工巡查成本。具体的：当副排气阀腔体内充满水时，浮球在浮力作用下浮起并关闭排气口。工况运行中，管路内析出的少量空气经由主排气阀体内进入副排气阀腔体，聚集在排气口处。随着空气聚集越来越多，副排气阀腔内液位逐渐下降，浮球浮力降低，并在自生重力的作用
下下落打开排气口进行排气。随着副排气阀内腔的空气逐渐排出，液位上升，浮球浮起并关闭排气口。实现了有气即排，排完即关，间隔排气，只排气不排水等功能，可最大限度排尽管线中出现的气体。水锤防止器的设置更加保证了管线运行的安全，大大降低了水锤的危害。当出现的水柱弥合工况时，阀门有效地限制排气，通过延缓排气时间，在管道当中造成空气囊似的弹性压缩空间，阻止快速的水柱弥合可能造成的压力升高，即断流弥合水锤。能够达到运行过程中的有效排气面积，防止冲击时高速气流瞬间吹起浮球而导致排气通道突然关闭，而且避免高速水流直接冲击浮球而造成浮球碰撞损伤。也能够有效地防止管道中的杂物堆积造成的排气口堵塞。
43.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种一体式防水锤高速空气阀，其特征在于，包括：第一阀体，所述第一阀体具有自上而下依次连通的第一球型腔体、柱型腔体和第二球型腔体，三个腔体的中轴线重合；所述第二球型腔体用于连通输水管道，所述第二球型腔体的内部设有水锤防止器，所述第一球型腔体的顶部具有主排气口；第一浮球组件，设置在所述第一球型腔体中，浮起状态下封闭所述主排气口；副排气阀，设置在所述第一阀体的侧壁上，具有副排气口，所述副排气口与第一阀体外部连通；所述水锤防止器包括支架和多孔板，所述支架固定在所述第一阀体中，所述多孔板固定在所述支架上，所述多孔板的底部向外凸起。2.根据权利要求1所述的一体式防水锤高速空气阀，其特征在于，所述主排气口的内径不小于所述柱型腔体的内径，以提升排气速度。3.根据权利要求1所述的一体式防水锤高速空气阀，其特征在于，所述第一浮球组件包括：浮球、球座和导向杆；所述球座固定在所述第一球型腔体中并托起所述浮球，所述浮球连接导向杆，所述导向杆贯穿所述球座、所述柱型腔体以及固定在所述第二球型腔体中的导向孔，所述导向杆能够沿竖直方向上下滑动。4.根据权利要求1所述的一体式防水锤高速空气阀，其特征在于，所述副排气阀具体包括：第二阀体和第二浮球组件，所述第二阀体具有倾斜腔体和竖直腔体，所述倾斜腔体连通所述第一球型腔体，所述第二浮球组件设置在所述竖直腔体中；所述倾斜腔体的中轴线与所述第一球型腔体的中轴线之间的夹角为45
°
。5.根据权利要求1所述的一体式防水锤高速空气阀，其特征在于，所述主排气口靠近所述第一浮球组件一侧设有密封结构，所述密封结构包括硬密封组件和软密封组件，所述硬密封组件固定在所述主排气口处，所述软密封组件固定在所述硬密封组件下侧。6.根据权利要求5所述的一体式防水锤高速空气阀，其特征在于，所述密封结构为多点式中间镂空密封结构，所述硬密封组件为硬橡胶圈，所述软密封组件为软橡胶圈。7.根据权利要求5所述的一体式防水锤高速空气阀，其特征在于，所述硬密封组件为硬橡胶圈，所述软密封组件为弹性橡胶网格。8.根据权利要求1至7中任一项所述的一体式防水锤高速空气阀，其特征在于，还包括：防尘盖，通过螺栓固定在所述主排气口上方；所述螺栓旋入第一阀体顶部的凸缘中，所述螺栓的尾部连接吊耳。9.根据权利要求1至7中任一项所述的一体式防水锤高速空气阀，其特征在于，还包括：第一浮球感应装置，设置在主排气口处；第二浮球感应装置，设置在副排气口处；通信模块，连接所述第一浮球感应装置和所述第二浮球感应装置；其中，所述第一浮球感应装置和所述第二浮球感应装置均包括水浸传感器和微动开关，所述微动开关与浮起的浮球组件接触后被触发，生成开关信号；所述水浸传感器在检测到漏水后，生成报警信号。10.根据权利要求9所述的一体式防水锤高速空气阀，其特征在于，所述通信模块为物联网通信模块，所述物联网通信模块用于与上位机通信，以将所述开关信号和/或所述报警信号发送至所述上位机。

技术总结

本发明提供了一种一体式防水锤高速空气阀，涉及阀门装置，包括：第一阀体，第一阀体具有自上而下依次连通的第一球型腔体、柱型腔体和第二球型腔体，三个腔体的中轴线重合；第二球型腔体用于连通输水管道，第二球型腔体的内部设有水锤防止器，第一球型腔体的顶部具有主排气口；第一浮球组件，设置在第一球型腔体中，浮起状态下封闭主排气口；副排气阀，设置在第一阀体的侧壁上，具有副排气口，副排气口与第一阀体外部连通；水锤防止器包括支架和多孔板，支架固定在第一阀体中，多孔板固定在支架上，多孔板的底部向外凸起。本发明通过副排气阀提高排气灵敏度，进而提升排气效率，通过水锤防止器降低水锤对空气阀的冲击，降低故障率。率。率。