防冰冻防水锤复合式高速排气进气阀的制作方法

本发明涉及一种进排气阀门，尤其涉及防冰冻防水锤复合式高速排气进气阀。

背景技术：

为了提高输水效率和防止输水管道因负压而受到损坏，复合式高速排气进气阀（以下简称排气阀）广泛应用于输水管道路上。其主要功能是：初次供水时，由大排气孔进行快速大量排气，快速排气后，大排气孔关闭；正常供水时，水中含有的空气积聚到排气阀顶部，随着气压的升高或降低，由小排气孔进行反复排气；当输水管道中出现负压，例如停电或检修停水时，大排气孔迅速打开，外界空气经排气阀进入管道，消除了管内负压。CN200420103028X专利公开了一种目前使用比较普遍、已被国标列为典型构造的排气阀，但经使用证实，这种排气阀尚存在下列不足：1）由于在工作状态下阀内基本上是满水的，因此防水锤能力差，当阀后截止阀快速关闭或首次供水大排气孔快速关闭产生水锤时，容易造成浮球等强度较弱的零件损坏；此外不能在严寒地区使用，否则因水冰冻膨胀，造成阀体等零件破裂；2）输送的水中不免带有微量杂质，使用日久不免积存在阀内，造成排气阀漏水或小排气孔堵塞，定期拆卸清洗又比较麻烦，费时费工。

技术实现要素：

本发明主要是解决现有技术所存在的不足，从而开发一种能防止冰冻、能消除水锤冲击的复合式高速排气进气阀。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种防冰冻防水锤复合式高速排气进气阀，具有阀体、阀盖、浮球，浮球罩、升降罩，排气罩，其特征在于：阀体与浮球罩之间设有隔套，隔套筒体与阀体之间形成排气阀外围的容量较大的密闭环形空气腔；所述阀盖中心设有大排气孔，底面有大、小直径的上、下二个环形凹坑，并有若干条径向泄水槽；排气罩中部与升降罩的连接部位设有杂质排放机构，可随时方便地清除积聚在排气阀中的污物。

本发明的技术方案还可以进一步完善：

作为优选，阀体是下端具有法兰、中部具有圆筒的中空阀壳，下端进水口的直径比圆筒的直径小，下端的法兰一般用螺栓与检修阀的上法兰连接，检修阀的下法兰与管道上的法兰连接，连接后排气阀的垂直度应控制在2°之内。在检修排气阀时，将检修阀关闭，以免管道内的水喷出；阀体上端面呈圆周均布的若干个螺孔用螺栓及垫圈一将阀体、排气罩、若干个套筒、阀盖、密封垫、隔套、浮球罩紧固成一体，O形密封圈用以防止介质外泄。

作为优选，排气罩用以防止从大排气孔e 喷出的水向四周飞溅，並防止污物进入排气阀，形似一只倒扣的碟子，外径比阀蓋的外径大 ；外缘四周钻有若干个安装孔，数量、尺寸和分布与阀体1上端面的螺孔一致；中部焊接有带内螺纹的螺套；螺套的内螺纹中旋合有带有中心孔的推杆，平时将推杆调整到最高位置；推杆的上端连接有手轮。

作为优选，隔套是一个下端具有进水孔,上端具有法兰的中空薄壁筒体，被夹紧在阀盖的上凹坑与阀体的上端面之间；上端的法兰外径与阀盖底面的大凹坑外径滑配；筒体上方的外径与阀体的上通孔滑配，并加工有安装O形密封圈的沟槽；上端的通孔直径比其内腔直径小，通孔的上端有上、下二个环形凹槽。按照使用要求，隔套材料可以是金属或其它隔热材料，例如传热系数低的树等；隔套筒体的外圆与阀体圆筒的内壁形成环形空气腔，用以形成密闭的、有弹性的、保温隔热的空气层。

作为优选，浮球罩是一个上端带有短边法兰的有底薄壁圆筒，上法兰设置在隔套上端的下凹槽中，筒体外圆上部与隔套上端的通孔滑配，并被夹紧在密封垫和隔套的下凹槽之间；筒底呈球冠状，底部中央的孔中设有带进水小孔的缓冲垫，用以在浮球快速下落时免受损坏；筒体上方四周的壁上设有若干个均布的通气窗，筒体的外壁与隔套的内壁之间形成环形腔。

作为优选，浮球是一个上、下端带有球冠的、具有不锈钢外壳的圆柱体，比重比水小（一般取0.7-0.8）；顶端固定有圆锥销，圆锥销的中心线与浮球的中心线一致；浮球动配在浮球罩的内孔中，二者的间隙能确保其安装垂直度为3°时，浮球可在浮球罩的内孔中上下自由移动。

作为优选，升降罩设置在浮球上方，由略带弧形的密封罩和焊接在其中心孔中，且与其垂直的导向杆组成，导向杆动配在排气罩中心的推杆的内孔中，可在其中上下自由移动；下端有径向小孔和轴向锥孔，轴向锥孔和浮球顶端的圆锥销的锥度完全一致，二者密配后能将其中的水分全部挤出，並不会发生漏水或漏气；导向杆的上端旋合有螺母和垫圈，用以控制升降罩下落的最低位置。导向杆与密封罩的相对位置必须保证升降罩在最低位置时，密封罩的外缘在排气窗下边略向下的位置，以免影响排气。

作为优选，密封垫是一个扁平的圆环，设置在阀盖底面的小凹坑和隔套上端的上凹槽中，并被夹紧在二者之间，中心孔的直径等于大排气孔的直径，下锥孔的斜度与升降罩的密封罩斜度相同，二者组成大排气孔的阀口。密封垫由硬橡胶等弹性材料制成。

本发明有益效果是：

1）在排气阀的外围设有容量较大的环形空气腔，在正常供水情况下，即使阀内充满了水，空气腔内也充满空气，不会被水占领，所以当下游产生的水锤冲击波传递到阀内时，因为空气是弹性体，容易被压缩而吸收，从而消除了水锤的冲击；此外，在严寒地区使用时，由于外围的环形空气层相当于保温隔热层，能有效防止内腔水结冰，特别严寒时，即使内腔的水结冰，因为空气易被压缩，也不会因水冰冻膨胀而使阀体等零件破裂；

2）采取了多项防止或消除冰冻的措施：例如，在正常供水小排气孔关闭的工况下，将小排气孔中的水全部挤出；又如，从大、小排气孔排气时，总有少量的水被带出，带出的水能通过阀盖下方的几条泄水槽向外排出，使积存在大排气孔与升降罩连接凹坑中的积水极小，并被很快地蒸发掉，因此能有效防止二者因冰冻而“固结”，影响升降罩的动作；再如，万一二者被冰冻“固结”了，可将排气罩中部的推杆压下，破碎冰冻；

3）设有排污机构，可随时方便地清除积聚在排气阀中的污物。

附图说明

附图1是本发明的一种结构示意图（阀内无水时的状态）；

附图2是图1的排气结束状态。

附图标记说明：1、阀体，2、防冲垫，3、浮球，4、浮球罩，5、圆锥销，6、隔套，7、升降罩，8、O形密封圈，9、密封垫，10、阀盖，11、套筒，12、排气罩，13、螺栓，14、垫圈一，15、手轮，16、推杆，17、螺母，18、垫圈二，19、保温套；

H1、环形空气腔，H2、环形腔，H3、排气腔；

e 、大排气孔，d、排气窗，f、径向小孔， c、 进水小孔， a 、进水口， b 、进水孔， h 、径向泄水槽, g、轴向锥孔。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体说明。

实施例：

如图所示，本发明由阀体1、防冲垫2、浮球3、浮球罩4、圆锥销5、隔套6、升降罩7、O形密封圈8、密封垫9、阀盖10、套筒11、排气罩12、螺栓13、垫圈一14、手轮15、推杆16、螺母17、垫圈二18等零件组成；除套筒11、螺栓13、垫圈一14外，其它各零件在装配后位于同一中心线上。

阀体1是下端具有法兰、中部具有圆筒的中空阀壳，下端进水口a的直径比圆筒的内径小，下端的法兰一般用螺栓与检修阀（图中未画出）的上法兰连接，检修阀的下法兰与管道上的相应法兰连接，连接后排气阀的垂直度应控制在2°之内，在检修排气阀时，将检修阀关闭，以免管道内的水喷出；阀体1上端面呈圆周均布8-12个螺孔，用螺栓13及垫圈一14将阀体1、排气罩12、若干个套筒11、阀盖10、密封垫9、隔套6、浮球罩4紧固成一体，O形密封圈8用以防止介质外泄。保温套19由传热系数低的弹性材料制成。

阀盖10是一个扁平的圆环，中心设有大排气孔e，外缘的端面上加工有若干个安装孔，数量、尺寸、分布与阀体1上端面上的螺孔一致；底面有大、小直径的上、下二个环形凹坑，并有4-6条5×5mm的径向泄水槽h。

隔套6是一个下端具有进水孔b,上端具有法兰的中空薄壁筒体，被夹紧在阀盖10的上凹坑与阀体1的上端面之间；上端的法兰外径与阀盖10底面的大凹坑外径滑配；筒体上方的外径与阀体1的上通孔滑配，并加工有安装O形密封圈8的沟槽；上端的通孔直径比其内腔直径小，通孔的上端有上下二个环形凹槽；根据使用要求，隔套6材料可以是金属或其它隔热材料，例如传热系数低的树脂等。隔套6筒体的外圆与阀体1圆筒的内壁形成环形空气腔H1，用以形成密闭的、有弹性的、保温隔热的空气层。

密封垫9是一个扁平的圆环，设置在阀盖10底面的小凹坑和隔套6上端的上凹槽中，并被夹紧在二者之间，中心孔的直径等于大排气孔e的直径，下锥孔的斜度与升降罩7的密封罩斜度相同，二者组成大排气孔的阀口。密封垫9由硬橡胶等弹性材料制成。

浮球罩4是一个上端带有短边法兰的有底薄壁圆筒，上法兰设置在隔套6上端的下凹槽中，筒体外圆上部与隔套6上端的通孔滑配，并被夹紧在密封垫9和隔套6的下凹槽之间；筒底呈球冠状，底部中央的孔中设有带进水小孔c的缓冲垫2，用以在浮球3快速下落时免受损坏；筒体上方四周的壁上设有6个均布的通气窗d。筒体的外壁与隔套6的内壁之间形成环形腔H2。

浮球3是一个上下端带有球冠的、具有不锈钢外壳的圆柱体，比重比水小（一般取0.7-0.8）；顶端固定有圆锥销5，圆锥销5的中心线与浮球3的中心线一致；浮球3动配在浮球罩4的内孔中，二者的间隙能确保安装垂直度为3°时，浮球3可在浮球罩4的内孔中上下自由移动，不歪斜别死。

排气罩12用以防止从大排气孔e 喷出的水向四周飞溅，並防止污物进入排气阀，其形似一只倒扣的碟子，外径比阀蓋10的外径大 ；外缘四周钻有4-8个安装孔，数量、尺寸和分布与阀体1上端面的螺孔一致；中部焊接有带内螺纹的螺套；螺套的内螺纹中旋合有带有中心孔的推杆16，平时将推杆16调整到最高位置；推杆16的上端连接有手轮15。排气罩12与阀蓋10之间的空腔为排气腔H3。

升降罩7设置在浮球3上方，由略带弧形的密封罩和焊接在其中心孔中且与其垂直的导向杆组成，导向杆动配在推杆16的内孔中，可在其中上下自由移动；下端有径向小孔f 和轴向锥孔g，轴向锥孔g 和圆锥销5的锥度完全一致，二者密配后能将其中的水分全部挤出，並不会发生漏水或漏气；导向杆的上端旋合有螺母17和垫圈18，用以控制升降罩7下落的最低位置。导向杆与密封罩的相对位置必须保证升降罩7在最低位置时，密封罩的外缘在排气窗d 下边略向下的位置，以免影响排气。

杂质排除机构：

输送的水中难免含有微量杂质，日久必有部分积存在阀内，对大、小排气孔（径向小孔）造成不良影响，例如嵌在密封面上造成泄漏或堵塞小排气孔，因此需要定期进行清理。清理方法如下：转动手轮15，使推杆16下降，直至将大排气孔e 打开，阀内带着杂质的压力水从大排气孔e 中喷出；清理完毕，反相转动手轮15，务必把推杆16上升到最高位置。本机构还有下列二个功能：1）万一大排气孔被冰冻了，可用上法进行破碎；2）初次供水时有时需确认管道内是否充满了水，此时，首先确认升降罩7的导向杆是否处于最高位置，然后降下推杆6，打开大排气孔e ，如果有水排出，那么可确认管道中已充满了水，因为排气阀一般安装在管道的最高点。

本发明的工作原理：

阀内无水时（图1），浮球3位于浮球罩4的底部，升降罩7处于最低位置, 此时圆锥销5与升降罩7导向杆下端的轴向锥孔g是分离的。当初次或管道系统检修后再次向管道供水时, 管道内大量的空气经检修阀、进水口a 、进水孔b、环形腔H2、 排气窗d 进入浮球罩4内，随后通过大排气孔e 和排气腔H3快速向外排出。由于排气阀一般安装在管道的最高点，因此当管道内的空气排净后，水首先充满管道，然后通过进水口a 进入排气阀；由于环形空气腔H1是向下开放的，当水上升到其下口时，环形空气腔H1 成为一个密闭的气室，因此水不会进入，所以会在排气阀的整个外围形成有一定厚度的环形空气层；进入阀內的水通过进水孔b在环形腔H2 中上升，同时水通过进水小孔c 进入浮球罩4下部，浮球3在浮力作用下上升，在圆锥销5和圆锥孔g 密合后带动升降罩7一起上升，直至升降罩7下端的密封罩与密封垫9接触，並在浮力作用下将大排气孔e关闭、不漏水;关闭前瞬间，环形腔H2 中的空气也已排尽，並允许有少量的水从大排气孔e 中排出，排出的水通过阀盖10下端面上的泄水槽h 向外排出；同时在浮力作用下，圆锥销5和轴向锥孔g 紧压在一起，将锥孔g中的水全部挤出，并不漏水、不漏气；至此快速排气结束（图2）。当快速排气结束、充水完成、大、小（径向小孔）排气孔关闭后，浮球3上方尚存部分空气，这部分空气是密闭的，並具有一定的压力，因此在正常供水时，大排气孔e 是不会打开的。在供水过程中随着温度和压力的变化，水中的空气被釋放出来，並向浮球3上方、升降罩7下方的空间集聚，气压不断升高，阀内水位下降，浮球3所受的浮力也随之降低，当浮球3的重量超过所受的浮力与圆锥孔g 上端面积因内外压差所受的向上推力之和时，浮球3下降，小排气孔（经向小孔）f 打开，浮球3上方的有压气体通过轴向锥孔g 及进水孔c 向外排出；有压气体排出后，阀内水位升高，浮球3上升，再次将小（径向小孔）排气孔关闭，如此反复循环。空气从小排气孔排出时不免带出少量水分，如果采用传统的结构，水将会积存在小（径向小孔）排气孔中,在严寒季節会引起结冰而堵塞小（径向小孔）排气孔。本发明采用的结构如前所述，能将积存在小排气孔中的水分全部挤出，因此不会发生因冰冻堵塞的故障。

当管道排水时，管道内产生负压，阀内水位迅速下降，浮球3回落到浮球罩4的底部，升降罩7回落到最低点，大排气孔e 打开，外界的空气通过与排气时相反的顺序向管道内补气，防止了管道因产生负圧而损坏。

如上所述，因为环形空气腔H1 是密闭的，所以水不会进入，这相当于排气阀被一层较厚的环形空气层所包围，它是弹性体，又是保温隔热层，因此能吸收水錘产生的冲击波，和使排气阀免受冰冻，如果在严寒地区使用，隔套6可采用传热系数低的材料。此外，从大、小排气孔排出的水可通过若干条泄水槽h 向外排出；遗留在轴向锥孔g 中的水能被全部挤出，这样能防止大、小排气孔发生冰冻，保证排气阀可靠地工作。本发明用在严寒地区，既能防冰冻. 又能防水锤；如果用在热带地区，仅是为了防水锤，那么在结构上稍作改动就行了。