本实用新型涉及止回阀技术领域，尤其涉及一种新型的、子母型反向泄压式无干扰止回阀。
背景技术：
水泵下游需要止回阀以便控制泵后水柱倒流，既保护水泵使之免受反转危害，又保存管线水体，使之不被放空。而且，还要求具有一定程度的防水锤功能，使停泵后水锤升高或降压（统称为压力波动）幅度被控制在一定程度之内。由此诞生了缓闭式和快闭式两种止回阀。其中，缓闭式止回阀的关闭方式通常为两阶段折线式，由加速装置和阻尼缓冲装置辅助实现，其两个阶段的角度（或通道面积）分配和时长分配都可以调节（或部分不可调），角度范围通常在0～90°（或流道面积范围为0～100%），时长范围为0.1～180s，由此导出无数个可能的止回阀关阀方案。其具体参数通常由具体的水锤分析计算得到。如果不做水锤分析，通常按照理论水锤相设置的缓闭关阀规律往往不大适应于具体的工程工况，多数处于盲目设置状态，类似于瞎子摸象。
缓闭式止回阀通过阀内泄水方式实现降低水锤升压的目的，其特点是：第一阶段关阀不彻底，留有空隙或剩余过流面积，故意让水柱倒流；泄水通道位于阀体内部；泄水开始时间较早、有时候过早，有意引导水柱倒流，而不是有意识地阻止水柱倒流。其设计理念是通过阀内部分泄水方式企图降低水锤升压，它是以牺牲水泵性能导致其反转甚至严重反转为代价的。有时候，止回阀缓闭的结果是既不能降低水锤升压，又导致水泵反转很严重。
快闭式止回阀则是以提早完全关阀为特征，阻止水柱倒流，在水柱开始倒流之前就完全关阀。其结果是：水泵机组及其所驱动的水柱的剩余惯性被强迫切断于阀前，而阀后则出现水柱受拉，部分工况可能发展为水柱拉断，随后出现弥合水锤。
无论是缓闭式止回阀还是快闭式止回阀，其关闭都是带有扰动性的，若慢了，既引导水柱倒流，进而产生水锤升压，又危害水泵；若快了，既增加水锤升压，又加重水锤降压，加重负压及其可能的弥合水锤。
技术实现要素：
基于上述问题，本实用新型所要解决的技术问题是采用新型子母型泄压式自动追踪零流速伺服关闭止回阀代替传统的具有复杂结构且成本高甚至水损较大的止回阀和水击泄放阀，既能有效降低管线压力波动，提高管线运行安全性，又能大幅度简化泵控止回阀的结构设计，并且降低成本，节省空间，还能一定程度地降低水头损失，具有节能效益。
针对以上问题，提供了如下技术方案：一种子母型反向泄压式无干扰止回阀，其特征在于：包括主止回阀、泄压止回阀和旁通连接导管，所述泄压止回阀的口径为主止回阀的口径的4/5～1/20，所述主止回阀设有进口通道和出口通道，所述泄压止回阀内设有介质通道，所述介质通道的两端分别通过外接旁通连接导管与主止回阀的进口通道和出口通道相连通，且所述主止回阀内的介质流向与泄压止回阀内的介质流向相反，所述泄压止回阀在主止回阀正向流动工况下常闭，反向流动工况下打开。
本实用新型进一步设置为，所述主止回阀为斜阀座止回阀、消声止回阀、轴流式止回阀、多功能水泵控制阀、重锤式缓闭止回阀、液控蝶阀、鸭嘴阀或蝶式双瓣止回阀中的任一一种，所述泄压止回阀为水击泄放阀、消声止回阀、旋启式止回阀、鸭嘴阀或升降式止回阀中的任一一种。
本实用新型进一步设置为，所述泄压止回阀可设置一个或多个。
本实用新型进一步设置为，所述主止回阀采用阀瓣沿水流方向运动的止回阀种类时，所述泄压止回阀可直接安装在主止回阀的阀瓣上且主止回阀和泄压止回阀内的介质流向相反。
本实用新型进一步设置为，所述主止回阀位置处的最高静压差为ΔHmax，所述泄压止回阀设置1个时，其泄水压力设定为Pset1=ΔHmax+0～2m；所述泄压止回阀设置2个或2个以上时，第一个泄压止回阀的泄水压力设定为Pset1=ΔHmax+0～2m，第二个泄压止回阀的泄水压力设定为Pset2=ΔHmax+3m～10m，第三个泄压止回阀的泄水压力设定为Pset3=ΔHmax+4m～10m，其后依次递升。
本实用新型进一步设置为，所述主止回阀位置处的最高稳态压力为HSTD，所述泄压止回阀设置1个时，其泄水压力也可设定为Pset1=HSTD+0～2m；所述泄压止回阀设置2个或2个以上时，第一个泄压止回阀的泄水压力可设定为Pset1=HSTD+0～2m，第二个泄压止回阀的泄水压力可以设定为Pset2=HSTD+3m～10m，第三个泄压止回阀的泄水压力可以设定为Pset3=HSTD+4m～10m，其后依次递升。
本实用新型进一步设置为，所述主止回阀的顶部上对应阀瓣下游位置处可设置用于消除正压水锤的水击泄放阀，所述水击泄放阀设定的泄水压力略高于主止回阀位置处的最高稳态压力或最高静态压力、或略高于泄压止回阀的最高泄水压力。
本实用新型进一步设置为，所述主止回阀的顶部上对应阀瓣下游位置处可设置正负压水锤控制阀，该正负压水锤控制阀包括一个能够抑制负压及其弥合水锤的注气微排阀和一个能够泄除正压升压的水击泄放阀。
本实用新型进一步设置为，所述主止回阀或泄压止回阀可依据水柱惯性和止回阀阀瓣关阀力取得自由动态平衡，从起始关阀到全关阀始终依赖自身受力状况自由动作，无需任何人为的中途干预。
本实用新型进一步设置为，所述泄压止回阀的口径为主止回阀的口径的1/10。
本实用新型的有益效果：本实用新型提供的子母型反向泄压式无干扰止回阀包括主止回阀、泄压止回阀和旁通连接导管，对于阀瓣沿水流方向运动的主止回阀，一个或多个泄压止回阀可以直接安装在主止回阀的内部阀瓣上，也可以通过外部旁通连接导管把主止回阀的下游压力引至主止回阀的上游，但水流方向与主止回阀的水流方向相反；对于阀座与水流方向为倾斜或垂直角行程的主止回阀（比如，斜阀座止回阀、多功能水泵控制阀、重锤式缓闭止回阀等），一个或多个泄压止回阀的入口与主止回阀的下游相连，通过外接旁通连接导管把主止回阀的下游压力引至主止回阀的上游，也可以直接安装在主阀内部的主阀瓣上，但水流方向与主止回阀的水流方向相反。
在断电停泵或末端调节阀快速关闭等事故发生后，主止回阀的下游压力超过静态压力或稳态运行压力时，一个或多个泄压止回阀打开，把主止回阀下游的高压泄放至主止回阀的上游，从而防止主止回阀下游的压力进一步升高。本技术方案利用一个或多个泄压止回阀（或水击泄放阀）把主止回阀下游的高压泄放至主止回阀的上游或水泵上游（如吸水池）或系统之外，既防止水锤压力的进一步升高，又不需要主止回阀具有通常所需要的二阶段缓闭机构，从而实现防水锤止回阀结构简单化的目的。最佳的止回阀关阀既不是缓闭，也不是快闭，而是自动追踪零流速伺服式关阀，那就是不快不慢，恰到好处地完全关阀，内部主流道没有泄水途径，泄水通道位于反方向小口径止回阀通道，而且泄水开始时间是在阀后压力恢复到最大静态水头之后，而不是像缓闭止回阀那样提早预留泄水通道（第一阶段关阀不彻底）。安装本实用新型后，就不再需要在泵后止回阀的缓闭或快闭性能方面耗费精力，可以不对止回阀的阀瓣运动加以任何干涉，而允许止回阀阀瓣自由运动，只要其阀瓣在流速降低（水柱减加速度）过程中直至关闭（尤其是末尾）都始终保持一定的合适的关阀力即可。这样，将大幅度地简化防水锤止回阀的结构设计并降低成本，而且还可以节省安装空间，还能一定程度地降低水头损失，具有节能效益。
附图说明
图1为本实用新型实施例中子母型反向泄压式无干扰止回阀采用倾斜阀座时的结构示意图。
图2为本实用新型实施例中子母型反向泄压式无干扰止回阀采用倾斜阀座且主止回阀顶部设置水击泄放阀时的结构示意图。
图3为本实用新型实施例中子母型反向泄压式无干扰止回阀采用倾斜阀座且主止回阀顶部设置正负压水锤控制阀时的结构示意图。
图4为本实用新型实施例中子母型反向泄压式无干扰止回阀采用沿水流方向运动的阀座时的结构示意图。
图5为本实用新型实施例中子母型反向泄压式无干扰止回阀采用沿水流方向运动的阀座且主止回阀顶部设置正负压水锤控制阀时的结构示意图。
图6为止回阀最高稳态压力和最高静态压力的示意图。
图7为本实用新型实施例1中水泵出口安装零流速止回阀时的KYPIPE水锤分析示意图。
图8为本实用新型实施例1中水泵出口安装零流速止回阀时水泵出水管段的零流速点的曲线图。
图9为本实用新型实施例1中设置零流速止回阀关阀时间的界面示意图。
图10为本实用新型实施例1中水泵出口安装零流速止回阀时的水击压力包络线示意图。
图11为本实用新型实施例1中水泵出口安装零流速止回阀时水泵转速曲线示意图。
图12为本实用新型实施例2中在水泵出口安装本实用新型主止回阀口径DN350，泄压止回阀口径DN32时的KYPIPE水锤分析示意图。
图13为本实用新型实施例2中设置主止回阀关阀时间的界面示意图。
图14为本实用新型实施例2中水泵出口安装本实用新型主止回阀且泄压止回阀口径DN32时的水击压力包络线示意图。
图15为本实用新型实施例2中水泵出口安装本实用新型主止回阀且泄压止回阀口径DN32时水泵转速变化曲线示意图。
图16为本实用新型实施例3中在水泵出口安装本实用新型主止回阀口径DN350，泄压止回阀口径DN65时的KYPIPE水锤分析示意图。
图17为本实用新型实施例3中设置主止回阀关阀时间的界面示意图。
图18为本实用新型实施例3中水泵出口安装本实用新型主止回阀且泄压止回阀口径DN65时的水击压力包络线示意图。
图19为本实用新型实施例3中水泵出口安装本实用新型主止回阀且泄压止回阀口径DN65时水泵转速变化曲线示意图。
图中示意：1-主止回阀；11-进口通道；12-出口通道；2-泄压止回阀；3-旁通连接导管；4-阀瓣；5-水击泄放阀；6-正负压水锤控制阀；61-注气微排阀；62-水击泄放阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
如图1及图3所示，一种子母型反向泄压式无干扰止回阀，包括主止回阀1、泄压止回阀2和旁通连接导管3，所述主止回阀1包括进口通道11和出口通道12，所述泄压止回阀2的口径比主止回阀1的口径小很多，约为主止回阀1的口径的4/5～1/20，通常为1/10，所述泄压止回阀内设有介质通道，所述泄压止回阀2上的介质通道分别通过外接旁通连接导管3与主止回阀1的进口通道11通道和出口通道12相连通，且所述主止回阀1的介质流向和泄压止回阀2内的介质流向相反，所述泄压止回阀2在主止回阀1正向流动工况下常闭，反向流动工况下打开。所述主止回阀1为斜阀座止回阀、消声止回阀、轴流式止回阀、多功能水泵控制阀、重锤式缓闭止回阀、液控蝶阀、鸭嘴阀或蝶式双瓣止回阀等其他任何形式在内的所有止回阀，所述泄压止回阀2为消声止回阀、旋启式止回阀、鸭嘴阀或升降式止回阀等其他任何形式在内的所有止回阀或独立的水击泄放阀，所述泄压止回阀2可设置一个或多个。所述主止回阀1采用阀瓣4沿水流方向运动的止回阀种类时，所述泄压止回阀2可直接安装在主止回阀1的阀瓣4上且主止回阀1和泄压止回阀2内的介质流向相反。
对于阀瓣4沿水流方向运动的主止回阀1（比如消声止回阀、轴流式止回阀等）而言，一个或多个泄压止回阀2可以直接安装在主止回阀1的内部阀瓣4上，也可以通过外接旁通连接导管3把主止回阀1的下游压力（出口通道12处的压力）引至主止回阀1的上游（进口通道11），但泄压止回阀2的介质流通方向与主止回阀1的介质流通方向相反，且主止回阀1正向流动工况下常闭；对于阀座为倾斜的主止回阀1（比如斜阀座止回阀、多功能水泵控制阀、重锤式缓闭止回阀或鸭嘴阀等）而言，一个或多个泄压止回阀2的入口与主止回阀1的下游（出口通道12）相连，通过旁通连接导管3把主止回阀1的下游压力（出口通道12处的压力）引至主止回阀1的上游（进口通道11），但泄压止回阀2的介质流通方向与主止回阀1的介质流通方向相反，且主止回阀1正向流动工况下常闭；条件许可时，泄压止回阀2也可以直接安装在主阀瓣4上。
如图1、图4和图5所示，所述主止回阀1位置处的最高静压差为ΔHmax，所述泄压止回阀2设置1个时，其泄水压力设定为Pset1=ΔHmax+0～2m；所述泄压止回阀2设置2个或2个以上时，第一个泄压止回阀2的泄水压力设定为Pset1=ΔHmax+0～2m，第二个泄压止回阀2的泄水压力设定为Pset2=ΔHmax+3m～10m，第三个泄压止回阀2的泄水压力设定为Pset3=ΔHmax+4m～10m，其后依次递升。
如图1、图4和图5所示，所述主止回阀1位置处的最高稳态压力为HSTD，所述泄压止回阀2设置1个时，其泄水压力设定为Pset1=HSTD+0～2m；所述泄压止回阀2设置2个或2个以上时，第一个泄压止回阀2的泄水压力设定为Pset1=HSTD+0～2m，第二个泄压止回阀2的泄水压力可以设定为Pset2=HSTD+3m～10m，第三个泄压止回阀2的泄水压力可以设定为Pset3=HSTD+4m～10m，其后依次递升。
如图2和图4所示，所述主止回阀1的顶部上对应阀瓣4下游位置处可设置用于消除正压水锤的水击泄放阀5，所述水击泄放阀5设定的泄水压力略高于主止回阀1位置处的最高稳态压力或最高静态压力、或略高于泄压止回阀2的最高泄水压力，泄压止回阀2和水击泄放阀5二者相互补充，形成对管线停泵水锤的依次梯级保护；水击泄放阀5泄除的水流可以汇流到水泵上游或者吸水池或者系统外排水沟，这样不会造成水泵反转，所以，水击泄放阀5的泄水口径可以较大幅度的放大，以弥补小口径泄压止回阀2泄水能力之不足。主止回阀1用于预防措施-Prevention，预防水锤产生，或降低水锤压力，泄压止回阀2和水击泄放阀5则用于后保护-Protection，控制预防措施之后的水锤余压，二者配合使用，相得益彰。
如图2和图4所示，所述主止回阀1的顶部上对应阀瓣4下游位置处可设置正负压水锤控制阀6，该正负压水锤控制阀6包括一个能够抑制负压及其弥合水锤的注气微排阀61和一个能够泄除正压升压的水击泄放阀62。该正负压水锤控制阀6安装在主止回阀1的顶部，与主止回阀1一起构成兼具正负压水锤防护功能的伺服型零流速关闭止回阀。
进一步，所述主止回阀1或泄压止回阀2可依据水柱惯性和止回阀阀瓣4关阀力取得自由动态平衡，即从起始关阀到全关阀始终依赖自身受力状况自由动作，无需任何人为的中途干预，从而实现止回阀的自动追踪零流速伺服型关阀，不快不慢、不早不晚，恰到好处地停机关阀，对管线系统扰动最小，水锤升压最小，降压水锤程度也最小，实现最优化停机关阀。
主止回阀1阀瓣4依靠阀瓣4自身重量或重量在阀瓣4上的不同配置自始至终都保持合适的关闭力，特别在最后关闭时刻仍然保持一定的合适的末期关阀力，使关阀力与上游水流开阀力始终保持动态平衡，确保全程伺服型无扰动自然关闭，最后关闭时刻恰好等于水柱完全停止的时刻点即自动追踪零流速点，实现对停泵后减速水柱的柔性伺服型制动。
尽管主止回阀1的关阀历时不一定短暂（也可能短暂），其起始时间和终了时间也是随机而变，但主止回阀1的阀瓣4全行程都相对较短（或角度全行程较小如30～60°），而且，主阀瓣4在全行程范围内都始终保持与水流开阀力相适应的关阀力，既不过大使水损增大，又不偏小使末期关阀乏力，维持全程伺服动作，实现对减速水柱的无扰动制动。
下面结合图1、图2和图4以及美国肯塔基大学开发的KYPIPE水锤分析软件，对本实用新型的优点说明如下，图中箭头为水流方向：
一条管径为DN700的输水管线，长度6.2km，水泵吸水管与出水管管径都为DN350，设2台水泵，单台水泵流量为191.1L/s，扬程为72m，转速为1480RPM。为了控制管线负压，设有多个注气微排阀61。下面分别就水泵出口安装零流速止回阀和安装本实用新型进行水锤分析：
实施例1：每台水泵出口设1个仅有零流速功能的止回阀DN350，根据KYPIPE水锤分析软件得出水泵出水管段的零流速时刻点大约发生在5.5s左右，故设零流速止回阀的关阀时间为2s至5.5s，如图7-图9所示，软件运行后，得出水击压力包络线及水泵变化曲线图，如图10-图11所示。
说明：安装零流速止回阀，最高水击压力为12.3Bar，但水泵没有倒转。
实施例2：每台水泵出口设1个本实用新型主止回阀1口径DN350，泄压止回阀2口径取主止回阀1的1/10，即DN32，根据KYPIPE水锤分析软件得出水泵出水管段的零流速时刻点大约发生在5.5s左右，故设主止回阀1的关阀时间为2s至5.5s，泄压止回阀2的设定压力为Hset=73M，如图12-图13所示，软件运行后，得出水击压力包络线及水泵转速变化曲线图，如图14-图15所示。
说明：水泵出口安装本实用新型主止回阀1DN350，泄压止回阀2DN32，最高水击压力为9.2Bar，比水泵出口安装零流速止回阀降低了3.0Bar，消除水锤效果明显。但水泵稍有倒转，最大倒转约-500RPM，500RPM/1480RPM=34%，水泵倒转为水泵额定转速的34%，完全符合相关规范（规范规定不超过120%）。
实施例3：每台水泵出口设1个本实用新型主止回阀1口径DN350，泄压止回阀2口径取主止回阀1的1/5，即DN65，根据KYPIPE水锤分析软件得出水泵出水管段的零流速点大约发生在5.5s左右，故设主止回阀1的关阀时间为2s至5.5s，泄压止回阀2的设定压力为Hset=73m，如图16-图17所示；软件运行后，得出水击压力包络线及水泵转速变化曲线图，如图18-图19所示。
说明：水泵出口安装本实用新型主止回阀1DN350，泄压止回阀2DN65，最高水击压力为7.6Bar，比水泵出口安装零流速止回阀降低了4.7Bar，消除水锤效果更加明显。但水泵倒转比较严重，最大倒转约-1300RPM，1300RPM/1480RPM=88%，水泵倒转为水泵额定转速的88%，也符合相关规范（规范规定不超过120%）。
通过以上水锤分析，泄压止回阀2的口径为主止回阀1口径的1/10比较合适，既控制水锤升压，又使水泵倒转最小化。
无论是缓闭式止回阀还是快闭式止回阀，都需要另外安装一个或多个水击泄放阀来消除断电停泵或末端调节阀快速关闭等事故造成的压力波动，才能确保输水管线的安全运行。水击泄放阀成本不低。本实用新型提供的子母型反向泄压式无干扰止回阀可以取代该水击泄放阀。
许多泵后止回阀比较娇气，对水流的稳定性要求较高，往往要求前五后四倍公称尺寸直管段，造成泵房空间增大、或运行不稳定、或寿命不长、或噪音严重。本实用新型提供的子母型反向泄压式无干扰止回阀允许止回阀结构简化、成本降低、鲁棒性提高，不需要任何前后直管段，从而节省空间。
本实用新型提供的子母型反向泄压式无干扰止回阀设计新颖、原理清晰、使用方便，具有非常明显的技术优势，可靠耐用，是对传统式止回阀的革命性改革。广泛使用该新型子母型泄压式自动追踪零流速伺服关闭止回阀,既可降低水锤压力，又可简化系统、降低投资成本。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，上述假设的这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。