专利名称：复式杠杆浮球阀的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种复式杠杆浮球阀，属于自动控制液流开关。
以前，在自动供水系统中所使用的浮球阀为单杠杆式，它主要存在如下缺陷杠杆过长，漏水严重。人们早已注意到这个问题，做了一些改进，如中国专利“90212925.2”公开了一种改进的浮球阀，该阀无杠杆，浮球直接固联在活塞杆上，它虽然灵敏度较高，截流可靠，但由于该阀缺少杠杆，无法将浮力放大，为了平衡进水管的水压，需要增大其浮球的体积，对于Dg100mm的进水管，浮球直径已达600mm，因此它需占据一定的水箱容积，同时浮球要使用大量轻金属，从而导致它的造价过高。出于对浮球体积的考虑，该阀对进水管的工作压力有着非常苛刻的限制，一般不能超过4kg／cm2，而高层建筑供水管的工作压力通常为4～10kg／cm2，该阀在这一范围内实际上出现了产品型号断档。
本实用新型的目的在于提供一种复式杠杆浮球阀，它能有效地克服现有的浮球阀杠杆过长、浮球体积过大，造价过高以及工作压力受到限制的缺陷。
本实用新型的目的是通过下述方式实现的它包括浮球、阀体，它还包括一端铰接浮球另一端铰接活塞杆的复式杠杆。复式杠杆是由联接杆铰接单杠杆构成，杠杆支点为固定铰支点，单杠杆可以有二根或二根以上，联接杆相应也有二根或二根以上；复式杠杆的固定铰支点可固接在悬挂机构末端的斜⊥型螺杆上，悬挂机构由固定于进水管上的耳扣、一端与耳扣固联另一端悬挂框架的连杆及安装于框架内的高低调节螺母、调整板、止推螺母、斜⊥型螺杆组成。阀体可以是由外联接套螺纹联接进水管和内联接套的一端，活塞套螺纹联接内联接套另一端及活塞、活塞杆构成；内联接套内孔底部可以加工成圆锥孔，且其底面有环形槽，活塞的顶部对应也有环形槽且槽内装有密封垫；活塞的顶部也可以加工成∨型凹槽，其内安装∨型密封垫。
本实用新型由于采用了复式杠杆的结构，使得在浮球体积相同、浮力相等的情况下，对活塞杆产生的推力比其它浮球阀大得多，而当对活塞杆产生的推力相等的情况下，其浮球体积远比中国专利“90212925.2”所述浮球阀的小得多。它不仅能够保证截流可靠，而且具有杠杆长度短、浮球体积小、能够承受很高的进水管工作压力以及造价适中的特点，进一步完善了现有浮球阀的性能。它可被广泛用于高楼、大厦、宾馆的蓄水池以及各种高、低水箱、水塔等一切需要限定水位和液面的自动供水或供液系统中。
附图给出了本实用新型的二个实施例。
图1为本实用新型实施例1结构示意图；图2为本实用新型实施例2结构示意图；图3为本实用新型活塞锥形结构示意图。
下面参照附图对本实用新型作进一步详细说明。
实施例1参照
图1，整个水箱系统包括进水管(1)、由外联接套(2)、内联接套(3)、环形密封垫(4)、活塞(5)、活塞杆(18)、活塞套(6)组成的阀体(19)以及浮球(7)、水箱箱体(8)、溢流管(9)、复式杠杆(21)和由斜⊥型螺杆(11)、止推螺母(12)、调整板(13)、高低调节螺母(14)、框架(15)、连杆(16)及两个半圆形耳扣(17)所组成的悬挂机构。其中，复式杠杆由两根杠杆ABC(10)和DEG(10)及两根联接杆(20)组成。两根杠杆(10)用联接杆(20)铰接，杠杆DEG(10)末端用联接杆(20)与活塞杆(18)铰接。在A、C、D、G、H处的铰链都为活动铰链，位于B、E处的铰链为固定铰链。在这一系统中使用的两根杠杆，即杠杆ABC和杠杆DEG，它们的总长度是相等的，即满足a1＋b1＝a2＋b2(1)这里，a1为AB杆的长度，b1为BC杆的长度，a2为DE杆的长度，b2为EG杆的长度，并且a1>b1，a2>b2。
浮球(7)可以随水位的升降而上下移动，它通过复式杠杆(21)可带动活塞(5)作相应运动，并且活塞(5)的运动方向总是与浮球(7)的运动方向相一致。在活塞(5)的上端有一个环形凹槽，其内卡有用橡胶制成的环形密封垫(4)，密封垫(4)的上端面高出活塞(5)的上端面。相应地，在内联接套(3)的下端也有一个环形凹槽，它的宽度大于密封垫(4)的宽度。活塞(5)上端的凹槽深度与内联接套(3)下端的凹槽深度之和小于密封垫(4)的高度，以保证活塞(5)运动到最高位置时，密封垫(4)能有效地将进水管(1)来的水流堵住而不造成泄漏。
进水管(1)与外联接套(2)、外联接套(2)与内联接套(3)、内联接套(3)与活塞套(6)之间都用螺纹连接(当进水管的工作压力较大(>8kg／cm2)时，它们相互之间可采用法兰盘连接)。在内联接套(3)中设计了一个锥形减压孔，以减少内联接套(3)中的水对活塞(5)产生的压力。在活塞套(6)上设计有两个出水口，使进水管(1)内的水能流入水箱内。
悬挂机构用于固定复式杠杆(21)。在
图1中，半圆形耳扣(17)(前后各一个)用螺栓固定在进水管(1)上，它的下面接连杆(16)。连杆(16)的顶部为一立方体，该立方体可用螺钉与两个半圆形耳扣的下端联接起来。连杆(16)的底部为一圆柱头。连杆(16)的顶部立方体、中间圆杆以及底部圆柱头三者相互之间可采用螺纹、销钉等可靠而又可拆卸的方法联接，以便于安装。在框架(15)的底板和调整板(13)上，位于中心及左、右一个合适的对称位置上各开有三个圆孔，但框架(15)底板上的圆孔直径比调整板上的大。这两块板可在左、右的两个孔上用螺钉、螺母连接，螺钉的直径等于调整板上左、右两个孔的直径。调整板中心孔的直径等于螺杆(11)的直径。调整板的作用是用来微调螺杆(11)的前后及左右位置。螺杆(11)的下端固连到一根斜杆上(两者的联接最好是可拆卸的)，该斜杆的两端专门用来安装位于B、E处的固定铰链。螺母(14)用来调节复式杠杆(21)的高、低位置。螺母(12)开始并不与框架(15)的下端接触，只有当复式杠杆(21)的高低位置调节好以后，它才被向上旋紧并与框架(15)的下端接触，它主要用来防止螺杆(11)受浮球上浮力的影响而向上串动，由此可知，复式杠杆(21)是通过悬挂机构固定在进水管(1)上，它的垂直高度可以通过由螺杆(11)和螺母(14)所组成的螺旋机构给予调节，而左右位置可先由两个半圆形耳扣(17)粗定位，然后再由调整板(13)精确定位，至于前后位置则主要由两个半圆形耳扣(17)定位。这里有一个问题需提及一下，在设计螺杆(11)时，应该注意避开杠杆DEG的活动区域，可将螺杆(11)设计成弯杆。
复式杠杆浮球阀对安装有一定的要求，我们设定如下的基准当活塞(5)堵住内联接套(3)的出水口时，复式杠杆(21)的上、下两根杠杆均处于水平位置，此时，活塞(5)和浮球(7)位于同一中心线上。在
图1中，上面的浮球位置对应的就是这一基准位置。
由于整个复式杠杆浮球阀并不太重(杠杆材料可以使用硬铝LY12)，所以采用
图1的安装方式是可行的。如果悬挂机构不固定在进水管(1)上，也可以在水箱的箱顶安装一根吊杆，将悬挂机构固定在此吊杆上。
当进水管(1)直径较小时，在活塞(5)上可以只卡入一个环形密封垫(4)。当进水管(1)直径较大时，可以适当地减小内联接套(3)的出水口直径。这样，我们可以在活塞(5)上卡入两个环形密封垫(4)，以增强截流效果。相应地，在活塞(5)的上端和内联接套(3)的下端都应设计两个凹槽。
活塞(5)除可采用
图1的结构外，也可以采用图3所示的锥形结构。在图3中，内联接套(3)的下端、密封垫(4)以及活塞(5)的上部都做成锥形，相互配合。当活塞向上移动堵住内联接套(3)的下端时，依靠锥形密封垫(4)来可靠和有效地截流。
当进水管(1)的公称管径D8较大时，可以在活塞套(6)上对称地安排3个出水口。此外，浮球(7)除可取球形外，也可取其它合适的形状，如圆柱形等。
工作原理复式杠杆浮球阀的工作原理与现有的浮球阀基本相同。如
图1所示，当水箱内的水位低于设定水位V1时，浮球(7)、复式杠杆(21)及活塞(5)处于图中的双点画线位置。此时，由于活塞(5)没有堵住内联接套(3)的下端出水口，所以从进水管(1)来的水可以经活塞套(6)上的出水口流入水箱内。随着水位V的上升，浮球(7)也随之上升，它通过复式杠杆(21)推动活塞(5)向上移动。当水位V上升到设定水位V1时，复式杠杆(21)处于基准位置。此时，杠杆ABC和杠杆DEG相互平行，浮球(7)与活塞(5)位于同一中心线上，活塞(5)已处于最高位置，环形密封垫(4)已抵在内联接套(3)下端的凹槽内，使进水管(1)来的水无法再流入水箱。这就起到了当箱内水位达到设定水位线V1时，阀门自动关闭的效果。
从以上的叙述可以知道，浮球(7)淹入水中的深度与进水管(1)内的水压成正比。水压小时，浮球淹没得少；水压大时，浮球淹没得多。由于在基准位置，浮球的位置是固定的，因此，设定水位线V1实际上是随着进水管(1)内水压的变化而变化。换句话说，设定水位V1的选择应以进水管(1)内的水压(公称压力Pg)为依据。
下面来分析一下在基准位置处力的对应关系。
在基准位置处，设浮球(7)作用在铰链A上的力为Ff，复式杠杆(21)作用在活塞杆(18)上的推力为Fp，这里，Ff和Fp的方向都是垂直向上，Ff等于水对浮球产生的浮力减去浮球的自重。由杠杆原理可知Fp＝Ff(a1a2)/(b1b2) (2)设活塞(5)上端所受的水压为Fw，则当活塞(5)堵住内联接套(3)的出水口时，Fw＝Fp这里，Fw等于内联接套(3)出水口的面积乘以该出水口处水的压强。
若取a1＝a2，b1＝b2，并取杠杆比 (a1)/(b1) ＝ (a2)/(b2) ＝n 则Fw＝Fp＝Ff·n2(3)假定n＝3，则Fw＝Fp＝9Ff若取a1／b1＝n1，a2／b2＝n2则Fw＝Fp＝Ff·n1·n2(4)公式(2)，(3)和(4)即为复式杠杆浮球阀中力的对应关系，它们是设计得式杠杆浮球阀的主要依据。
这里有一个问题需提及一下。在设计复式杠杆(21)时，两根杠杆ABC和DEG可以等长也可以不等长，并不一定非得与
图1所示完全相同，即允许a1＋b1≠a2＋b2，而且也可以a1≠a2，b1≠b2，但必须保证a1>b1，a2>b2。在设计时，最好能保证当活塞(5)堵住内联接套(3)的出水口时，上、下两根杠杆ABC和DEG能相互平行，因为这样对浮力的放大效果最佳。
在设计时，还应注意以下五个问题。第一，应保证A、B、C、D、E、G、H处的各铰链有足够高的配合精度，以确保浮球(7)－复式杠杆(21)－活塞杆(18)－活塞(5)这一运动链动作的灵敏性。第二，活塞(5)与活塞套(6)之间不能有太大的间隙，以保证活塞(5)不会倾斜。第三，螺杆(11)、螺母(14)这一螺旋机构必须具有足够大的自锁能力，以确保复式杠杆(21)不会因为自重而下落。第四，活塞(5)的行程应尽可能小，以避免浮球(7)落差太大而不利于水箱的贮水作用。第五，在确定联接杆CD(20)和GH(20)的长度时，应保证在复式杠杆(21)的活动范围内，活塞(5)能够达到上、下两个极限位置，建议取GH(20)杆的长度大于活塞(5)的行程。
实施例2参照图2，为采用三根单杠杆的复式杠杆浮球阀，复式杠杆比等于各根杠杆杠杆比的连乘积。除安装方式和力的对应关系稍有不同外，其余均同实施例1。
权利要求1.一种复式杠杆浮球阀，它包括浮球(7)，阀体(19)，其特征在于它还包括一端铰接浮球(7)，另一端铰接活塞杆(18)的复式杠杆(21)。
2.根据权利要求1所述浮球阀，其特征在于复式杠杆(21)由联接杆(20)铰接单杠杆(10)构成，杠杆(10)支点为固定铰支点。
3.根据权利要求2所述浮球阀，其特征在于单杠杆(10)有二根或二根以上，联接杆(20)相应也有二根或二根以上。
4.根据权利要求1或2或3所述浮球阀，其特征在于复式杠杆(21)的固定铰支点固接在悬挂机构末端的斜⊥型螺杆(11)上，悬挂机构由固定于进水管(1)上的耳扣(17)，一端与耳扣(17)固联，另一端悬挂框架(15)的连杆(16)以及安装于框架内的高低调节螺母(14)、调整板(13)、止推螺母(12)、斜⊥型螺杆(11)组成。
5.根据权利要求1所述浮球阀，其特征在于内联接套(3)的底面有环形槽，活塞(5)顶部对应有环形槽且槽内装有密封垫(4)。
专利摘要本实用新型是一种依靠液位来自动控制液流的开关，主要由阀体、浮球、复式杠杆及悬挂机构组成。其特征是利用复式杠杆将作用在浮球上的浮力充分放大，使活塞杆下端产生一个足够大的推力来抗衡进液管的液压，从而达到截流可靠、不泄漏的目的。它解决了一般浮球阀浮球体积过大、杠杆过长且不适用于高公称压力的进液管的缺陷，可被广泛用于高楼、大厦、宾馆的蓄水池以及各种水箱、水塔等一切需要限定水位或液面的自动供水、供液系统中。
文档编号F16K31/26GK2138219SQ9223503
公开日1993年7月14日 申请日期1992年10月12日 优先权日1992年10月12日
发明者谭冠政, 谭冠军, 李建修 申请人:谭冠政