专利名称：爆管保护阀的制作方法
技术领域：
本发明涉一种由两个连接头(与管道相连接的连接头)、外壳、阀芯、阀板、阀板转 轴、砝码、入口嵌套构成的对管道发生爆管事故起保护作用的爆管保护阀(门)。
背景技术：
目前的现有技术中，用于对自来水管道(包括城市、家庭、单位、小区)、天然气管 道、输油管道等输送各种流体的管道发生爆管事故时起保护作用的爆管自闭阀(专利号 ZL200510022041 ·1)(在管道发生爆管事故时，爆管自闭阀立刻自动关闭；在爆管事故时尚 未修复前或在爆管保护阀前面的普通阀门尚未关闭前，爆管自闭阀一直保持在关闭状态； 在爆管事故修复后或在爆管保护阀前面的普通阀门关闭后，爆管自闭阀又自动地迅速开 启)，其阀芯有一个流体出口和一个流体入口。由于爆管自闭阀的阀芯只有一个流体入口， 通过爆管自闭阀的流体全部都要对阀板产生冲击作用，因而，在制造相同管径和相同整定 流量的爆管自闭阀时其体积就会比较大；在制造相同管径和相同体积的爆管自闭阀时其整 定流量就会不太大。爆管自闭阀的整定流量的调整只有通过增减安装在阀板上的砝码的重 量这一个途径。
发明内容
本发明的任务是提供一种新型的纯机械式的爆管保护阀，由于这种爆管保护阀的 阀芯有一个流体出口和两个流体入口。其中，一个入口是流体的主要入口(主入口，当通过 爆管保护阀的流体的流量不太大时，全部流体几乎都是直接从主入口进入出口的，对阀板 几乎不产生冲击作用，只有当通过爆管保护阀的流体的流量较大时，才会有一定的流体经 过控制口将阀板冲来向阀芯的出口方向转动一定的角度，这时经过主入口的流体才会对阀 板产生冲击作用)，另一个入口是当流体较大时才发挥控制作用的入口(控制口，当通过爆 管保护阀的流体的流量不太大时，经过控制口的流体的流量非常小，不能对阀板产生冲击 作用几乎可以计，只有当通过爆管保护阀的流体的流量较大时，才会有较大的流量的流体 经过控制口对阀板产生较大的冲击作用)。由于对爆管保护阀的阀板产生冲击作用的不是 经过爆管保护阀的流体的全部，而只是其中的一部分，这样，在制造相同管径和相同整定流 量的爆管保护阀时其体积就会大大缩小，而在制造相同管径和相同体积的爆管保护阀时其 整定流量就会大大增加。由于这种爆管保护阀的阀芯的两个流体入口上都配备了多个不同 内径的嵌套(当某个入口嵌上的嵌套的内径为零时，这个入口就不发挥作用了)，以用来调 整该爆管保护阀的整定流量。其整定流量的调整就比爆管自闭阀的整定流量的调整多了两 个途径一是改变主入口上的嵌套的内径；二是改变控制口上的嵌套的内径。整定流量Q ζ 是指流体冲击阀板刚好能使爆管保护阀关闭时流量Qg(在生产爆 管保护阀时，把这个刚好能使爆管保护阀关闭时流量Qg称为关闭流量或临界流量Qn)的实 际流量Qs的数值称为整定流量Qz,既Qz = Qg = Qn(Qz等于刚好能使爆管保护阀关闭时 冲击阀板的流量Qc和非冲击阀板的流量Qf之和)，当爆管保护阀的阀板处于临界状态时，其临界重力矩Mng与所受到的临界冲力矩Mnc是相等的，是处于一种暂态平衡状态，既Mng =Mnc = KQz，由此得Qz = Mnc/K = Mng/K(K 为系数，K = Kz · Kk · K P，Kz 为制早系数， 由阀板的外形、阀芯可供阀板活动的空间几何尺寸等确定；Kk为控制系数，由阀芯的控制 口和主入口的通径的横截面积之比确定，越小时越能起到“二两拨千斤”的作用，越能缩小 爆管保护阀的体积；Kp为流体的质量系数，由流体的质量和粘稠情况确定；爆管保护阀的 体积、阀板(包括砝码)、流体的的质量都以确定后，控制系数Kk越小，其系数K值就越小， 能使爆管保护阀关闭的流体的流量就越大，即整定流量就Qz越大)。整定流量Qz有三种概念一是生产爆管保护阀时，对任一个规格型号的爆管保护 阀，生产商都要确定多个整定流量Qz，供管道设计和安装者自由选择；二是管道设计者根 据所设计的管道的实际需要从生产商所提供的规格型号和多个整定流量Qz值中自由地选 择爆管保护阀的整定流量Qz，此整定流量Qz应大于可能流过该爆管保护阀所安装的管道 在高峰时的最大工作流量Qmg，应小于或等于该爆管保护阀后面的管道发生爆管时应当关 闭的最小爆管流量Qxb，即Qxb彡Qz > Qmg ；三是用户(管道安装者、管道使用者)根据管 道设计者所推荐的爆管保护阀的规格型号和整定流量Qz去自由地选购最适合安装点所需 要的规格型号和整定流量Qz，用户还可根据自己的需要通过三种途径去调整整定流量Qz， 从而确定一个最佳的数值作为安装在某处的爆管保护阀的整定流量流Qz，也可根据自己 的需要把已安装好的爆管保护阀的整定流量Qz的数值从某一数值调整到所需要的另一数 值，以保证爆管保护阀的整定流量即Qxb彡Qz > Qmg0另外，在制造爆管保护阀的阀板和阀芯时，有意让阀板在关闭阀芯的出口时保留 适当的缝隙，以使爆管保护阀在关闭时保留有很小的保留泄漏流量Qx，以保证在爆管事故 修复后利用这很小的保留泄漏流量Qx所形成的回压作用而可靠、自动地迅速开启。从爆管保护阀的结构原理上讲，该爆管保护阀消除了误动(就是管道在处于正常 工作情况下而误关闭)和拒动(就是管道在发生爆管后，经过的流量大于整定流量时而不 关闭)的可能。爆管保护阀分为三类型式一是独立式(将爆管保护阀构成一个独立的安装单 元)；二是组合式(将爆管保护阀与现有的普通阀门构成一个组合安装单元或与计量表构 成一个组合安装单元)；三是集成式(将爆管保护阀与现有的普通阀门和计量表构成一个 集成安装单元)。爆管保护阀的保护方向有两种一是单向保护(用于单方向有流体源的管道中， 只有在爆管保护阀的下游发生爆管事故时，才会关闭)；二是双向保护(用于双向都有流体 源的管道中，无论是在爆管保护阀的上游还是下游发生爆管事故，只要通过它的流量大到 和超过了整定流量，都会关闭)。在制造爆管保护阀的阀芯时有两种制造方式一是独立式(阀芯为一个单独配 件)；二是一体式(阀芯与一个连接头制成一个组合配件)。在制造爆管保护阀的外壳时有两种制造方式一是独立式(外壳为一个单独配 件)；二是一体式(外壳与一个连接头制成一个组合配件)。爆管保护阀的安装方式分为三种一是卧式(在安装时，爆管保护阀的阀板横卧 在阀芯里)；二是斜式(在安装时，爆管保护阀的阀板斜卧在阀芯里)；三是竖式(在安装 时，爆管保护阀的阀板悬垂在阀芯里)。
本发明的工作原理及其工作过程1、本发明(爆管保护阀)的工作原理是流体力学原理爆管保护阀的阀板自身有个重力矩Mg(当阀板重心与阀板转轴所对应的重心线 不在同一垂面时，在重力作用下就会产生一个重力矩Mg = Fg · L · sinO，Fg为包括砝码在 内的阀板的总重力，L为包括砝码在内的阀板的总重心到阀板转轴中心的垂距，Φ为阀板 阀板总重心线于重力线之间的夹角，此夹角是随阀板绕阀板转轴转动而变化的)，流体在冲 击阀板时会对阀板产生一个冲力矩Mc (Mc = K-Qs,) 0当阀板受到流体的冲击时，阀板就会 在冲力矩Mc的作用下就向关闭阀芯出口的方向转动一个夹角。若阀板的重力矩Mg越大， 要使阀板向关闭阀芯出口方向转动相同的夹角所需冲击阀板的流量Qc就越大，反之亦然。 流体的流量Qc增大时，阀板向关闭阀芯出口方向转动的夹角也随之增大，反之亦然。只要 经过爆管保护阀的流体的实际流量Qs在大于或等于零到等于或小于临界流量Qn(临界流 量Qn =整定流量Qz)的范围内(即Qz彡Qs彡0)变化时，阀板所受到的冲击力矩Mc与阀 板的重力矩Mg始终保持一种动态平衡，即Mc = Mg。当流经爆管保护阀的流体的实际流量 Qs大于爆管保护阀的整定流量Qz (即Qs > Qz)时，阀板所受到的冲击力矩Mc就大于临界 冲力矩Mnc (Mc > Mnc)，爆管保护阀就会自动关闭。当管道的爆管事故修复后或爆管保护阀 前面的普通阀门被关闭时，爆管保护阀又利用保留泄漏流量Qx的回压原理使爆管保护阀 阀板自动开启。本发明(爆管保护阀)的工作过程(1)、当管道(管网、流体使用户)处于正常工作时，通过爆管保护阀的流体的 流量是管道的正常工作流量，冲击阀板的流体的实际流量Qs是小于整定流量Qz的(即 Qz彡Qs彡0)，流体对阀板产生的冲力矩Mc小于临界冲力矩Mnc，(即Mc < Mnc)，不能使 阀板关闭阀芯的出口，爆管保护阀处于开启状态，不对管道(管网、流体使用户)的正常工 作产生任何影响。(2)、当管道发生爆管事故时，流过爆管保护阀的流体的实际流量Qs大于爆管保 护阀的整定流量Qz (即Qs彡Qxb > Qz)，阀板所受到的冲击力矩Mc就大于临界冲力矩 Mnc (既Mc > Mnc)，爆管保护阀的阀板就会转到关闭阀芯出口的位置，使爆管保护阀关闭， 从而切断了流向爆管事故点的流体源，这就避免或消除了能源的损失和次生灾害的发生。 同时也将发生爆管事故的管道与非发生爆管事故的管道隔开，使非发生爆管事故的管道的 压力迅速恢复正常，确保了非发生爆管事故的管道的正常工作。(3)、当管道的爆管事故尚未修复时，流过爆管保护阀的流体的流量非常小(只有 保留泄漏流量Qx)，由于爆管事故后尚未修复，爆管保护阀阀板后面的压力Fh非常小(为大 气压力)，而爆管保护阀阀板前面的压力Fq非常大(为管网的工作压力)，爆管保护阀就是 利这个压差Pc (Pc = Fq-Fh)而一直保持在关闭状态。(4)、爆管保护阀的自动开启；一是当管道的爆管事故修复后，其释放压力的出口 (爆管口)已消失，需然还存在一些小的裂口(包括一些用户的阀门尚处于开启或半开启 状态)而存在流量(跑冒流量)，但其总流量非常小，在制造爆管保护阀时，确定的保留泄 漏流量Qx应大于这个跑冒流量Qp (既Qx > QP,阀板后来得多，去得少)，流过爆管保护阀 流体的流量为保留泄漏流量是大于跑冒流量的，爆管保护阀就是利用保留泄漏流量大于跑 冒流量而出现的剩余流量(剩余流量=保留泄漏流量-跑冒流量)所产生的回压使爆管保 护阀的阀板前后的压差Pc消失，阀板靠其重力矩Mg而使爆管保护阀自动开启，为管道恢复正常工作而提前作好了准备；二是爆管保护阀前面的普通阀门关闭后，爆管保护阀阀板前 面的流体源被普通阀门所切断，流入爆管保护阀阀板前面的流体的流量是普通阀门关闭后 的泄漏流量，在制造爆管保护阀确定其保留泄漏流量时，应使保留泄漏流量Qx大于普通阀 门关闭后的泄漏流量Ql (即Qx > Ql,阀板前来得少，去得多)，爆管保护阀阀板前面的的压 力Fq很快降低低，从而使阀板前后的压差Pc消失，阀板靠其重力矩Mg而使爆管保护阀自 动开启，为管道恢复正常工作而提前作好了准备。
下面结合附图(一种卧式独立式阀芯，箭头的方向表示流体的方向)对本发明作 进一步的说明图1是本发明的爆管保护阀的阀芯、阀板、阀板转轴、砝码和入口嵌套组装的剖视 示意图(此状态是经过爆管保护阀的流体的实际量Qs还较小或为零时的状态，阀板还处于 横卧于阀芯理的初始位置)。图2是本发明的爆管保护阀在实际量Qs接近整定流量Qz时，阀板被冲击而向阀 芯的出口转动到即将达到临界状态时的剖视示意图(临界状态是指处于加速关闭的起始 状态)。图3、是本发明的爆管保护阀阀板关闭阀芯出口剖视示意图(即管道发生爆管事 故后，爆管事故后尚未修复和爆管保护阀前面的普通阀门尚未关闭前，爆管保护阀阀板关 闭的状态)。图4是本发明的爆管保护阀在某管网中的应用例图。图5是本发明的爆管保护阀在某居民小区中的应用例图。在图1、图2、图3中，1-阀芯；2-砝码；3-阀板；4-出口 ；5_主入口 ；6_主入口嵌 套；7-阀板转轴；8-阀板转轴孔；9-控制口 ；10-控制口嵌套。
具体实施例方式本发明的爆管保护阀是一种新型的纯机械式的爆管保护阀门，其基本原理是流体 力学的基本原理，利用流体冲击阀板时对阀板所产的冲力矩Mc的大小来判断管道是否处 于正常工作状态。1、当管道处于正常工作状态时，流过爆管保护阀的流体的实际流量Qs小于爆管 保护阀的整定流量Qz，流体对阀板所产的冲力矩Mc < Mnc =Mng,不能使阀板关闭阀芯出 口，爆管保护阀处于开启状态(阀板处图1和图2所示的位置之间)，不对管道的正常工作 产生任何影响。2、当管道发生爆管事故时，流过爆管保护阀的流体的实际流量Qs大于爆管保护 阀的整定流量Qz，流体对阀板所产的冲力矩Mc > Mnc = Mng,而使阀板关闭阀芯出口，爆管 保护阀处于关闭状态(阀板越过图2的位置向图3的位置转动)，并一直保持在关闭状态 (阀板保持在图3的位置)，从而切断了流向爆管事故点的流体源，这就避免或消除了能源 的损失和次生灾害的发生；同时也将发生爆管事故的管道与非发生爆管事故的管道隔开， 使非发生爆管事故的管道的压力迅速恢复正常，确保了非发生爆管事故的管道的正常工 作。
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3、当管道的爆管事故修复后或爆管保护阀前面的普通阀门被关闭时，爆管保护阀 又利用保留泄漏流量大于剩余流量而产生的回压原理使爆管保护阀阀板前后的压差Pc消 失，阀板在其重力矩Mg作用下使爆管保护阀自动开启(阀板离开图3的位置重新回到图1 的位置)，为管道恢复正常工作而提前作好了准备。在图4中，当Dl处发生爆管事故时，4号(B4)爆管保护阀关闭，其余各爆管保护阀 均不关闭；当D2处发生爆管事故时，1、2、3号(B1、B2、B3)爆管保护阀关闭，其余各爆管保 护阀均不关闭。在图5中，当Dl处发生爆管事故时，1号(Bi)爆管保护阀关闭，其余各爆管保护阀 均不关闭；当D2处发生爆管事故时，2号(B2)爆管保护阀关闭，其余各爆管保护阀均不关 闭。
权利要求
爆管保护阀(门)主要由两个连接头(与管道相连接的连接头)、外壳、阀芯、阀板、阀板转轴、砝码、入口嵌套构成。与现有技术生产的各类阀门和爆管自闭阀相比较，具有不同的内部结构和原理的技术特征。
2.爆管保护阀(门)其特征是阀芯有一个流体出口和两个流体入口，两个流体入口是 主入口和控制口的技术特征。
3.爆管保护阀(门)其特征是调整整定流量是可以调整的，有增减安装在阀板上的砝 码的重量、改变主入口上的嵌套的内径和改变控制口上的嵌套的内径三种调整途径的技术 特征。
4.爆管保护阀(门)其特征是只有通过爆管保护阀(门)的流体的流量等与和大于其 整定流量时爆管保护阀(门)才能关闭的技术特征。
5.爆管保护阀(门)其特征是其工作原理是流体力学原理的技术特征。
6.爆管保护阀(门)其特征是当管道处于正常工作状态时，阀板的重力矩Mg与受到 的冲力矩Mc处于一种动态平衡，阀板受的冲力矩Mc < Mnc = Mng，爆管保护阀处于开启状 态，不对管道的正常工作产生任何影响的技术特征。
7.爆管保护阀(门)其特征是当管道发生爆管事故时，阀板的重力矩Mg与受到的冲力 矩Mc失去了动态平衡，阀板受的冲力矩Mc > Mnc = Mng,爆管保护阀就自动关闭，并利用阀 板前后的压差Pc —直保持在关闭状态，从切断了流向爆管事故点的流体源，将发生爆管事 故的管道与非发生爆管事故的管道隔开的技术特征。
8.爆管保护阀(门)其特征是当管道的爆管事故修复后、爆管保护阀前面的普通阀门 关闭后，爆管保护阀又利用保留泄漏流量的回压原理使爆管保护阀自动开启的技术特征。
全文摘要
本发明涉及一种由两个连接头、外壳、阀芯、阀板、阀板转轴、砝码、入口嵌套构成的对管道发生爆管事故起保护作用一种新型的纯机械式的爆管保护阀，阀芯有流体出口和主入口、控制口。其整定流量的调整比爆管自闭阀多了两个途径分别是改变主入口和控制口上嵌套的内径。原理当管道正常工作时，阀板所受到的冲击力矩(Mc)小于临界冲力矩(Mnc)，阀板不能关闭阀芯的出口而处于开启；当发生爆管时，实际流量Qs大于整定流量Qz，Mc就大于Mnc，爆管保护就阀关闭；当爆管尚未修复时，利用阀板前后的压差Pc而保持关闭；当管爆管修复后或前面的普通阀门关闭后，Pc消失，阀板在重力矩作用下而自动开启。
文档编号F16K17/12GK101956843SQ201010138839
公开日2011年1月26日 申请日期2010年4月6日 优先权日2010年4月6日
发明者张官云 申请人:张官云