一种用于倾斜管道的多功能复合式高速排气进气阀的制作方法

本实用新型涉及一种排气阀，尤其涉及一种适用于倾斜管道的、多功能复合式高速排

气进气阀。

背景技术：

为了提高输送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，快速排气结束后关闭；正常供水时，水中含有的空气集聚到排气阀顶部，随着气压的升高或降低，由小排气孔反复进行排气：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，消除了管道内的负压。

排气阀的结构型式较多，其中CN2758563所公开的整体式排气阀（以下简称前者）和CN 103470836所公开的分体式排气阀（以下简称后者）已被国标列为典型构造。但这类阀门在使用中存在以下问题： 1）不能在倾斜度较大的管道上使用，理由如下：前者为使升降罩7可靠地关闭大排气孔17，其运动由导向杆16导向，导向杆16动配在排气罩11中心轴套的通孔中，此外，为使浮体5可靠地关闭小排气孔10，其动配在浮体罩3中；后者为使浮球602可靠地关闭大排气孔，其运动由导杆605导向，导杆605动配在阀体下部的导向槽606中。当它们安装在倾斜的管道上时，由于浮力的方向与大、 小排气孔要求密封的方向不一致，而导向杆与导向孔（槽）之间及浮体与浮体罩内孔之间存在间隙，因此当升降罩或浮体在浮力作用下上升到与大、小排气孔密封的位置时必然会出现‘歪斜’，致使不能密封，造成漏水；当倾钭度较大时，由于受到单边摩擦，甚至会造成升降罩或浮体别死在相应孔中。因此国标规定普通排气阀的安装倾斜度＜2°，但实际使用中，安装在倾斜管道上的情况是十分普遍的，对于长距离无折点上升或下降管段，行规要求每隔（0.1—0.8）KM 设置一只排气阀，显然，普通排气阀是不适用的； 2）由于在工作状态下，阀内是满水的，因此防水锤能力差，当阀后的截止阀快速关闭或首次充水大排气阀快速关闭瞬间产生水锤时，容易造成浮球等强度较弱零件的损坏；3）在大、小排气孔排气时总有少量水分被带出，这些水分积存在升降罩上方的大排气孔中，如果长期积存会使二者因锈蚀而固结，从而影响升降罩的动作，或者当管道内产生负压时被吸入管道而污染水源； 4 ）没有超压保护装置，当阀内出现瞬时超压时，造成阀体零件损坏。

技术实现要素：

本实用新型主要是解决现有技术所存在的不足，从而开发一种适宜于安装在倾斜度≤

20°的管道上的复合式高速排气进气阀;

本实用新型还兼具消除水锤冲击、排除积水和超压保护功能。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种用于倾斜管道的多功能复合式高速排气进气阀，其特征在于：由阀座组件和排气阀二部分组成; 排气阀安装在阀座组件的内腔中；

排气阀的阀体是中部为球体，下端为进水孔，上端为法兰的阀壳；

阀座是上、下二端为法兰、中心为变径通孔的阀壳; 其内腔的下端是进水口，中部是内球面，上部是直径较大的圆柱孔; 在内球面与圆柱孔的连接平面上设有支承环，在圆柱孔上部设有压环; 所述支承环其外径与阀座的圆柱孔滑配，内孔为与排气阀阀体下部外球面直径一致的内球面，将排气阀装入阀座后，支承环作为排气阀的支承，上面由压环与压盖定位和压紧;

安装完成后，排气阀能绕自身中心线回转360°，绕球心任意方向摆动±20°。

本实用新型的技术方案还可以进一步完善：

作为优选，所述阀体内腔下端是进水孔，中部有一圆柱形薄壁圆筒，圆筒的中心线与阀体的中心线一致，上下端与球体的内球面连成一体，二者间形成的环形空腔为环形空气腔一，圆筒的最低处壁上设有若干个均布的筒壁小孔；

作为优选，所述压环的外圆动配在阀座的圆柱孔中，外圆的凹槽中设有O形密封圈二，内孔是一个内锥孔，最小直径比排气阀的排气罩的直径略大，内锥面的凹槽中设置有O形密封圈一。

作为优选，所述压盖安装在阀座的上方，由法兰和筒体组成，筒体的外圆动配在阀座的圆柱孔中；内孔是一个直径呈非线性变化的向上不断扩大的内锥孔，以最大限度地扩大排气阀的摆动角度，法兰下方筒体上均布有若干径向小孔，用以排出内锥孔中的积水。

作为优选，在阀盖下法兰的上端面上设有若干条径向的泄水槽，用以排出积存在升降罩上方大排气孔中的积水。

作为优选，阀座下法兰的上方设有防超压安全阀，所述防超压安全阀由阀瓣、弹簧、调节螺母顺序组成。

综上，本实用新型的有益效果是：

1）排气阀能绕自身中心线回转360°，绕球心任意方向摆动±20°，因此当安装在倾斜度≤20°的管道上时，能调整到使浮球的浮力方向与大、小排气孔的密封方向一致，保证密封的可靠性；

2）在排气阀阀体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，空气腔内也充满了空气，不会被水占领，所以当下游产生的水锤传递到阀内时，因为空气是弹性体，容易被压缩而吸收冲击波，从而消除了水锤的冲击；此外，空气有保温、隔热的作用，因此能防止因内腔水结冰膨胀而涨裂阀体；

3）阀盖法兰的上端面上设有泄水槽，能将积存在升降罩上方的大排气孔中的积水大部分排出，少量积存的也能很快被蒸发掉，以保证升降罩工作可靠和防止脏水吸入排水阀；

4）设有超压保护装置，当阀内压力超过设定值时，能自动打开泄压，保护排气阀免受损坏。

附图说明

附图1是本实用新型无水时的一种结构示意图；

附图2是本实用新型进水后的结构示意图。

附图标记说明：阀座1，支承环2 ，O形密封圈一3 ， O形密封圈二4，压环5，

压盖6，调节螺栓7，螺母8， 螺栓 9，垫圈10，排气罩11 ，阀盖12 ，密封垫一13，

O形密封圈三14，密封垫二15，升降罩16，浮球17，浮球罩18，阀体19，缓冲垫20，阀瓣21，调节螺母22，弹簧23;

进水口a ,进水孔b , 筒壁小孔c ，进水小孔d ，泄压孔一e ，泄压孔二f，排气窗j，大排气孔k，导向套n，泄水槽r₁，泄水孔 r₂，排气口m，小排气孔 h，径向小孔g；

环形空气腔一H₁, 环形空气腔二H₂，排气腔H₃，中间腔H₄。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：

本实用新型（图1）由阀座组件和排气阀二部分组成，排气阀安装在阀座组件的内腔中，可围绕自身中心线0-0回转360°，围绕球心O任意方向摆动±20°（图2）。阀座组件由阀座1、支承环2 、O形密封圈一3 、O形密封圈二4、压环5、压盖6、调节螺栓7、螺母8等零件组成，安装后阀座1、支承环2、压环5及压盖6的中心线在同一直线上。阀座1是个二端有法兰，中心有变径通孔的阀壳，下法兰与管道上的法兰连接，连接后其垂直中心线与管道中心线垂直；内腔的下端是进水口a ，中部是内球面，上部是直径较大的圆柱孔。在内球面与圆柱孔的连接平面上设有支承环2，其外径与阀座1的圆柱孔滑配，内孔为与阀座1内球面中心一致、直径略小、与排气阀阀体19下部外球面直径一致的内球面，在装入排气阀后作为排气阀的支承。压环5的外圆动配在阀体1的圆柱孔中，外圆的凹槽中设有O形密封圈二4，内孔是一个内锥孔，最小直径比排气阀的排气罩11的直径略大，内锥面的凹槽中设置有O形密封圈一3。压盖6安装在阀座1的上方，由法兰和筒体组成，筒体的外圆动配在阀座1的圆柱孔中；内孔是一个直径呈非线性变化的向上不断扩大的内锥孔，以最大限度地扩大排气阀的摆动角度；法兰下方筒体上均布有若干径向小孔r₂ ，用以排出内锥孔中的积水；法兰上的安装孔数量、尺寸及分布与阀座1上法兰上的完全一致。安装在倾斜管道上的排气阀，在调整符合要求后，通过调节设置在安装孔中的调节螺栓7、螺母8等，使压盖6 、压环5 、 0形密封圈一3 、O形密封圈二 4及支承环2固定排气阀，并防止介质外泄。

阀座1下法兰上方的筒壁上设有由阀瓣21 、调节螺母22 、弹簧23组成的防超压安全阀。

排气阀由排气罩11 、阀盖12 、密封垫一13，0形密封圈三14 、密封垫二15、升降罩16、浮球17、浮球罩18、阀体19、缓冲垫20等零件组成，上述各零件的中心线在总装后位于同一直线上。

阀体19是下端为一球体，上端为一法兰的阀壳。内腔构造比较复杂，下端是进水孔b；中部有一圆柱形薄壁圆筒，圆筒的中心线与阀体19的中心线一致，上下端与球体的内球面连成一体，二者间形成的环形空腔为环形空气腔一H₁，圆筒的最低处壁上设有若干个均布的筒壁小孔c ；阀体19上端的内孔与浮球罩18筒体上端的外圆滑配，内孔上方有二个凹槽，分别设置密封垫一13和浮球罩18的法兰边；阀体19上端法兰面上加工有呈圆周均布的若干螺孔，用螺栓9、及垫圈10将阀体19、阀盖12、密封垫一13及浮球罩18紧固成一体，0形密封圈三14用以防止介质外泄。

阀盖12由圆筒和下法兰组成，圆筒的内孔下方设有大排气孔k，中部设有一条筋，筋的中央设有带通孔的导向套n，圆筒上方加工有内螺孔；下法兰下方的凸台滑配在阀体19上端的上凹槽的内孔中，并用以压紧密封垫一13；下法兰外缘加工有若干个呈圆周均布的安装孔，数量、尺寸和配置与阀体19法兰面上的螺孔一致；下法兰上端面上的泄水槽r₁用以排出积存在升降罩16上方大排气孔k 中的大部分积水。

排气罩11用以防止从大排气孔k 中的喷出的水向四周飞溅和防止污物进入排气阀，由圆筒和上罩组成，圆筒下方的外圆上加工有外螺纹，与阀盖12圆筒上方的内螺纹旋合，圆筒的上方开有若干个均布的排气口m ;上罩形似一倒扣的碟子，中央有一凸帽，以收藏升降罩16升起时的导向杆头部。排气罩11与大排气孔k 之间的空间为排气腔H₃ 。

密封垫一13是一个扁平的圆环，由硬橡胶等弹性材料制成，设置在阀体19上端的上凹槽中，中心孔的直径等于大排气孔k 的直径，下锥孔的斜度与升降罩16密封罩的斜度一致，二者组大排气孔k 的阀口。

浮球罩18是一个上端带有短边法兰的有圆弧底的薄壁圆筒，短边法兰设置在阀体19上端的下凹槽中，筒体上端的外圆与阀体19上端的通孔滑配，并被压紧在密封垫一13与阀体19的下凹槽之间，O形密封圈三14用以防止介质外泄；浮球罩底部的孔中设有带进水小孔d 的缓冲垫20，用以在浮球17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排气窗j ；筒体外壁与阀体19中部的薄壁圆筒之间形成环形空气腔二H₂。

浮球17是上下端带有球冠的、具有不锈钢外壳的空心圆柱体，用以在浮力作用下推动升降罩16上升和关闭小排气孔h，其比重比水小（一般取0.7-0.8）; 顶端固定有密封垫二 15；浮球17动配在浮球罩18的内孔中，可在其中上下自由移动。

升降罩16设置在浮球17的上方，由略带弧形的密封罩和焊接在其中心孔中、与其垂直的导向杆组成。导向杆动配在阀盖12中央导向套n 的导向孔中，可在其中上下自由移动；下端钻有小排气孔 h 和与其连通的径向小孔g, 径向小孔g位于密封罩的上方。密封罩和导向杆的相对位置保证在未进水时密封罩的外缘在排气窗j 的下边以下，以免影响排气。

工作原理

阀内无水时（图1），浮球17位于浮球罩18的底部，升降罩16处于最低位置。当初次或管道系统检修后再次向管道内供水时，管道内大量的空气通过进水口a、进水孔b、环形空气腔二H₂、排气窗j进入浮球罩18内，随后通过大排气孔k、排气腔H₃ 及排气口m 快速向外排出。当管道内充满水后，水通过进水口a、进水孔b进入排气阀，在环形空气腔二H₂ 中上升。由于环形空气腔一H₁是向下开放的，当水上升到其下口（即孔C的上边）时，环形空气腔一H₁成为一个密闭的气室，因此水不会进入，所以在排气阀的外围形成了有一定厚度和容积的环形空气层；同时水通过进水小孔d 进入浮球罩18的下部，浮球17在浮力作用下上升，并带动升降罩16上升，直至升降罩16的密封罩与密封垫一13接触，并在浮力作用下将大排气孔k 关闭、不漏水，关闭前瞬间环形空气腔二H₂中的空气也已排尽，并允许有少量水从大排气孔k 中排出；同时在浮力作用下，浮球17上方的密封垫二15将小排气孔h 关闭、不漏水，此时，快速排气结束（图2）。当快速排气结束、充水完成和大、小排气孔关闭后，升降罩16的下方尚存部分空气，这部分空气是密闭的，并具有一定的压力，因此在正常供水情况，大排气孔k 是不会打开的。在供水过程中，随着温度和压力的变化，水中的空气被释放出来，并向浮球17上方、升降罩16下方的空间集聚，气压不断升高，阀内水位下降，浮球17所受浮力也随之降低，当浮球17的重量超过所受的浮力和小排气孔h 因内外压差所受的向上推力之和时，浮球17下降，小排气孔h 打开，浮球17上方的有压气体通过小排气孔h 和径向小孔g 向外排出；有压气体排出后，阀内水位升高，浮球17上升，再次将小排气孔h 关闭，如此反复循环。

当下游产生的水锤冲击波到达排气阀时，由于环形空气腔一H₁ 中的空气层是弹性体，

因此能吸收冲击波，防止水锤损坏排气阀；此外，空气层有保温隔热作用，能防止因水冰冻膨胀而胀裂阀体。

当阀内水压超过设定值时，高压水通过泄压孔一e 克服弹簧23的压力将阀瓣21向外

推动，安全阀打开，高压水经中间腔H₄ 从泄压孔二f向外排出，防止了超压的破坏。

当管道排水时，管道内产生负压，阀内水位迅速下降，浮球17回落到浮球罩18的底

部，升降罩16回落到最低点，大排气孔k打开，外界空气通过与排气时相反的顺序向管道内补气，防止了管道因负压而损坏。

安装

出厂时，排气阀各零件的位置如图1所示，此时排气阀的中心线0₁--0₁与阀座组件的

中心线0₂-0₂一致，当安装在倾斜管道上时，首先将整机安装在管道上并保证阀座组件中心线0₂-0₂基本上垂直于管道中心线和结合面处不漏水；然后，旋松调节螺栓7等，解除压盖6 、压环5和支承环2对排气阀的固定；接着，将排气阀的中心线0₁-0₁调整至垂直位置；最后旋紧调节螺栓7等，将排气阀的中心线0₁-0₁固定在垂直位置上。

本实用新型能安装在倾斜度≤20°的管道上。