防水锤空气阀及管道使用过程中的防水锤排气方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及输水管线阀门领域，特别地，涉及一种底置节流排气型防水锤空气阀。此外，本发明还涉及一种管道使用过程中的防水锤排气方法。
【背景技术】
[0002]在长距离输水管线中，管内积压的气体会使得管线充水效率降低甚至很难顺利完成，因此管线充水时需要利用高速进排气阀(空气阀)以排除管内的气体。同时，由于现有的高速排气阀(空气阀)结构功能单一，在管线上还需要另设微量排气阀，以在管线充满时排出水中析出的空气；在管线上还需要还另设高速吸气阀(或真空破坏阀)，当管线停泵、放空、爆管时，避免管内因产生负压而导致的密封破坏、管道塌陷等问题。
[0003]其次，在管线首次充水和管线排空后再充水过程中，需要排气阀高速排气的同时，还要能有效地控制高速排气的速度，以便形成能吸纳和缓冲关阀水锤的缓冲气囊，从而消除空气阀关阀水锤的危害。而现有的高速进排气阀(空气阀)主要采用:
[0004]①直接动作式或浮球操作型高速进排气阀(空气阀)，在空管充水时自动大量排气或管线系统放空时自动大量吸气；在系统充满和有压状态下，将保持关闭状态而不再开启。但是，其关闭件在高速排气过程很容易被高速气流挟持突然堵塞排气孔口而发生吹堵现象或气堵现象，一旦吹堵(即排气阀(空气阀)关闭)就会长时间处于关闭状态，即使管路充满需要排出的气体也不会再次开启排气，且吹堵发生时会导致空气阀关阀水锤的产生。
[0005]②复合式排气阀(空气阀)，在直接动作式或浮球操作型高速进排气阀(空气阀)的基础上增加了微量排气阀(空气阀)，虽可在系统充满和有压状态下微量排气，但排气不尽、不能有气即排、排气同时喷水、密封不严，不能抑制空腔弥合水锤和关阀水锤。
【发明内容】
[0006]本发明提供了一种防水锤空气阀及管道使用过程中的防水锤排气方法，以解决现有空气阀结构功能单一；易发生关阀水锤；高速排气时易吹堵；微量排气不能实现有气即排，存在排气不净、排气时伴有喷水现象的技术问题。
[0007]根据本发明的一个方面，提供一种防水锤空气阀，包括阀体、阀盖和防护罩，阀盖上开设有盖开口，防护罩设于阀盖的盖开口上，阀体开设有用于连通管线的阀开口，阀体内腔设有用于在管线充水过程中将管线内滞留的气体排放至外界并在管线充水完毕后关闭阀门的高速进排气装置，高速进排气装置的输出端通过阀盖的盖开口连通外界，阀体的阀开口连通用于限制管线向阀体内腔的气体排量的底置式排气节流装置；高速进排气装置内还设有用于在高速进排气装置关闭阀门后将管线中混杂、残留和/或析出的气体通过阀盖的盖开口排放至外界的微量排气装置。
[0008]进一步地，高速进排气装置包括固接于阀盖和/或阀体上的护筒、设于护筒内腔的浮球以及压盖于浮球上并可沿护筒内壁上下滑动用于开启或关闭阀门的滑动体；护筒与阀体之间构成环形腔，护筒的上部开设有用于将环形腔内的气体导向高速进排气装置输出端的排气窗口，护筒的底部开设有用于连通环形腔与护筒内腔的底开孔和侧开孔；浮球内设有用于使浮球的密封面始终朝上的配重块，浮球带有配重块的部位封盖于底开孔上。
[0009]进一步地，护筒上开设有多个排气窗口 ；多个排气窗口沿护筒的周向和/或径向均匀排布。
[0010]进一步地，底开孔和/或侧开孔设有用于缓冲浮球下落冲击力的橡胶轴套。
[0011]进一步地，微量排气装置包括开设于滑动体上并上下贯通的开孔以及安装于开孔底部的微排阀座；微排阀座的输出端连通开孔，浮球抵靠并封盖微排阀座的输入端。
[0012]进一步地，底置式排气节流装置包括固接于阀体的阀开口的节流筒、设于节流筒的中轴线上并沿节流筒的轴向布置的导向杆、套设于导向杆并可沿导向杆轴向往复移动用于自动调节气体排出量的节流塞；节流筒的第一端筒开口连通阀开口，节流筒的第二端筒开口连通管线；节流塞的外径尺寸与连接阀开口的节流筒筒端开口口径相匹配；节流塞上开设有至少一个节流孔。
[0013]进一步地，多个节流孔沿节流塞的周向和/或径向均勾分布，所述节流孔的总面积为阀开口径向截面面积的10% -20%。
[0014]进一步地，当节流塞处于节流筒内腔最低点位置时，底置式排气节流装置输向高速进排气装置的排气通道面积达到最大；当节流塞处于节流筒的第一端筒开口位置并封闭第一端筒开口时，节流塞封闭底置式排气节流装置输向高速进排气装置的排气通道中80 % -90 %的通道径向截面面积，排气通道通过节流孔排气。
[0015]进一步地，阀盖、阀体、底置式排气节流装置中的至少两个之间通过连接件固接。
[0016]进一步地，阀盖与阀体之间和/或底置式排气节流装置与阀体之间设置有密封座和/或密封圈。
[0017]根据本发明的另一个方面，提供一种管道使用过程中的防水锤排气方法，包括:a、管道由初始状态进入充水排气状态，管道内的气体通过底置式排气节流装置的入口进入，气流通过节流筒与节流塞之间的环形腔以及节流塞上的节流孔流向高速进排气装置的入口 ；此时排气量和排气压差未达到节流塞的动作设定值，节流塞不动作，气流进入高速进排气装置的阀体，通过阀体与护筒之间的环形腔，再通过护筒的排气窗口、阀盖的盖开口以及防护罩与阀盖之间的间隙排入大气中山、随着管道排气量上升，排气压差增大到节流塞的动作设定值，节流塞被气流吹起并沿导向杆向上运动至与密封座接触，形成密封；排气通道减小至仅剩节流塞上的排气孔，此时高速进排气装置的排气量下降，底置式排气节流装置入口端压差上升，在管道中截留的气体形成缓冲气囊，使相向运动的水柱弥合速度减慢，吸纳和缓冲水柱冲击力；c、随着管道中气体的排出，排气速度和排气压差将逐步下降，节流塞所受气流推力也逐步减少，当节流塞的自重大于气流推力时，节流塞将下落到节流筒底部，回到初始位置；此时水位上升进入阀体内腔并淹没浮球和滑动体，浮球和滑动体随水位上浮，滑动体的密封面与阀盖的橡胶密封面接触，形成对高速进排气装置的排气口的密封；浮球上部与微排阀座的密封面接触，形成对微排阀座的密封；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，实现阀门密封；d、在阀门关闭后，管线中混杂、残留和/或析出的气体逐渐集聚到设于管道高点的高速进排气装置的阀体内；随着集聚气体的增加，气压上升至超过水压，一方面使得滑动体仍然保持密封状态，另一方面使得淹没浮球的水位下降，浮球随水位下落并打开微排阀座处的密封，微排阀座开始排气；当集聚的气压下降，水位上升，浮球随水位上升又重新密封微排阀座；e、当管道停泵、排空或爆管时，阀体中的水压和水位下降，外界空气压力大于管道内的水压，滑动体和浮球因水压和水位下降而下落，高速进排气装置的进排气口打开，外界空气大量吸入至管道内而消除管道内的真空。
[0018]本发明具有以下有益效果:
[0019]本发明防水锤空气阀，当管线充水时，排出管道内留存的空气。即便在高速排气的时候，空气阀也始终保持开启状态，不会发生“吹堵”或“气堵”现象，直至水位上升使得高速进排气装置关闭，从而将阀门关闭。采用底置式排气节流装置和带微量排气装置的高速进排气装置的组合结构。微量排气装置集成于高速进排气装置内部，动作灵敏，密封接触和脱离可靠，结构紧凑，功能完善。底置式排气节流装置安装在带微排装置的高速进排气装置入口处，底置式排气节流装置的调节运动是根据排气压差和排气流量决定的，仅在排气压差和排气流量达到某一设定值时才会动作投入节流。底置式排气节流装置随着管线内气体的排出而自动调节运动改变排气通流面积，可以在设定的排气量和排气压差下自动投入对高速排气进行节流，避免高速进排气装置在高速排气时易产生的吹堵现象和气堵现象，消除高速进排气阀因吹堵和/或气堵而产生的关阀水锤现象，以及因管道高速排气而产生的冲击。底置式排气节流装置的设置，彻底杜绝了高速进排气装置在高速排气时的吹堵现象和气堵现象。底置式排气节流装置在高速进排气装置的正常排气、微量排气以及负压吸气状态不会启动节流，对高速进排气装置的正常工作不会造成不利影响。微量排气装置集成于高速进排气装置内部，动作灵敏，密封接触和脱离可靠，能真正实现有气即排、全压排气、排气彻底、只排气不排水的功能，提高管道输水效率；在管线因停泵、排空或爆管而压力下降接近负压时，空气阀腔内的水压和水位同时下降，阀门开启，管道得以吸入空气，避免管线出现真空或负压，防止由于负压造成的管线崩塌。
[0020]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
【附图说明】
[0021]构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0022]图1是本发明优选实施例的防水锤空气阀吸气状态和排