一种双曲线管力阀的制作方法

本发明涉及水泵控制阀，具体涉及一种双曲线管力阀。

背景技术

管力阀主要用于自动化给排水泵站的出水管道，可适用于清水、原水类介质和污水、渣浆水等介质，管力阀结构紧凑，体积小，重量轻，特别适用于大口径管路系统。可广泛应用于电力、环保、冶金、石化、水司、市政、食品等行业供、排水系统、污水泵房、化工流体等的输送系统。

现有中，如中国专利申请201120566351.0公开的一种管力阀，管力阀的小阀瓣曲柄上设有一直线型滑槽，阀门开启时，小阀瓣曲柄绕阀杆旋转，通过滑槽中的销轴带动顶杆上下移动。由于滑槽是旋转运动，对顶杆产生了垂直推力和水平推力，而水平推力会使顶杆发生弯曲变形，导致顶杆不能上下移动，阀门无法正常工作，此外，偏心大阀瓣边沿的密封副也只能倾斜设置，阀体流道阻力大，能耗高，且加工难度大、成本高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种双曲线管力阀。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案如下：

一种双曲线管力阀，包括阀体，开设于阀体顶部的阀体轴孔，所述阀体的上方设置有主控缸，所述主控缸包括上腔体和下腔体，所述下腔体内滑动设置有顶杆，所述顶杆的下方穿过所述阀体轴孔延伸至阀体内设置有销轴，所述阀体内转动设置有阀杆，所述阀杆上设置有偏心大阀瓣和小阀瓣组件，所述偏心大阀瓣悬挂设置于所述阀杆上，并将所述阀体的流道分隔成进口端和出口端，所述进口端与所述下腔体通过旁通组件一相连通、所述出口端与所述上腔体通过旁通组件二相连通，所述偏心大阀瓣上设置有泄流孔，所述小阀瓣组件包括转动设置于所述阀杆上的小阀瓣曲柄和用于打开或关闭所述泄流孔的小阀瓣，所述小阀瓣设置于所述小阀瓣曲柄的下部、并与所述小阀瓣曲柄固定连接，所述小阀瓣曲柄上部开设有双曲线滑槽，所述销轴穿过所述双曲线滑槽、并沿所述双曲线滑槽滑动连接。

进一步的，所述主控缸包括固定设置于所述阀体上方的膜片座，从下往上依次固定设置于所述膜片座上方的橡胶膜片和膜片盖，所述膜片座与所述膜片盖扣合形成主腔体，所述橡胶膜片夹设于所述膜片座与膜片盖之间将所述主腔体分隔成上腔体和下腔体，所述橡胶膜片的中部设置有上下两个膜片压板，两个膜片压板与所述顶杆固定连接。

进一步的，所述旁通组件一包括旁通管一和设置于所述旁通管一上的调节阀一；所述旁通组件二包括旁通管二和设置于所述旁通管二上的调节阀二。

进一步的，所述偏心大阀瓣的外沿设置有与所述阀体流道配合形成的密封副。

更进一步的，所述密封副垂直于所述阀体设置。

进一步的，所述双曲线滑槽为封闭槽，包括下曲线，由所述下曲线等距偏移而成的上曲线，以及分别连接所述上曲线和下曲线两端的2个圆弧线。

进一步的，所述下曲线的绘制方法，具体包括以下步骤：

步骤1、以阀杆中心线为圆心，以顶杆中心线与阀杆中心线之间的水平距离l1为半径画圆，得基准圆；

步骤2、将所述基准圆的圆弧与所述基准圆水平中心线的左交点，作为下曲线的起点，若绘制下曲线的上除起点之外的交点，首先在所述基准圆上任取一点a，然后过所述点a做半径线的垂线，在所述垂线上截取长度为l的线段，得到下曲线上的叫交点；所述夹角a指的是所述基准圆的水平中心线与过点a做的半径线之间的夹角；

所述长度l为夹角a对应的圆弧长度，所述长度l=πda/360°；其中，d为所述基准圆5-12的直径，其中a为所述基准圆5-12水平中心线与过点a5-10做的半径线5-11之间的夹角，0°≤a≤90°；

夹角a为90度时，所得的交点即为所述下曲线的终点；

步骤3、在所述基准圆上选取多个任意点，依次可得出多个下曲线上的交点，将所得的多个交点用光滑线连接，便可绘制出下曲线。

更进一步的，设定阀杆中心线的坐标为（0,0），所述下曲线5-8的曲线方程为x=1/2×d×(cosa+asina），y=1/2×d×(sina-a×cosa)；其中，d为所述基准圆的直径；所述基准圆的圆心为所述阀杆中心线；a为所述基准圆的水平中心线与过点a做的半径线之间的夹角，点a为所述基准圆上的点，0°≤a≤90°。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明在管力阀的小阀瓣曲柄上设置双曲线滑槽，可消除滑槽对顶杆的水平推力，防止顶杆弯曲变形，使阀门能够长期稳定地工作。

2、由于本发明采用的双曲线滑槽技术，使得小阀瓣曲柄转动任何角度均不会对顶杆产生水平推力，因此，使得密封副90°垂直阀体设置的方式得以实现，，从而增大了阀体的最小流道面积，减小阻力，降低能耗；同时，大幅降低了密封副的加工难度，提高了加工效率。

附图说明

图1为本发明一个实施例的结构示意图；

图2为本发明一个实施例的另一角度的结构示意图；

图3为本发明一个实施例管力阀打开状态的结构示意图；

图4为本发明一个实施例泄流孔打开状态的结构示意图；

图5为本发明一个实施例下曲线的绘制方法的原理图；

图6为本发明一个实施例中下曲线的转动的工作原理图；

图7为本发明一个实施例中下曲线转动90度时的工作原理图。

在图中：1、阀体；2、偏心大阀瓣；3、小阀瓣；4、小阀瓣曲柄；5、双曲线滑槽；5-1、上曲线；5-2、交点；5-3、切线；5-4、左交点；5-6圆弧线；5-8、下曲线；5-9、垂线；5-10、点a；5-11、半径线；5-12、基准圆；5-13、终点；6、销轴；7、顶杆；8、旁通管二；9、调节阀二；10、膜片座；11、橡胶膜片；12、螺栓；13、主控缸；14、膜片盖；15、上腔体；16、螺母；17、膜片压板；18、下腔体；19、旁通管一；20、调节阀一；21、进口端；22、膜片座中心孔；23、出口端；24、顶杆中心线；25，阀体轴孔；26、阀杆中心线；27、阀体中心线；28、泄流孔；29、密封副中心线；30、密封副；31、小阀瓣轴套；32、大阀瓣轴套；33、阀杆；34、轴承座。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行进一步详细的叙述。

如图1~4所示的一种双曲线管力阀的一个实施例，包括阀体1，开设于阀体1顶部的阀体轴孔25，所述阀体1的上方设置有主控缸13，所述主控缸13包括上腔体15和下腔体18，所述下腔体18内滑动设置有顶杆7，所述顶杆7的下方穿过所述阀体轴孔25延伸至阀体1内设置有销轴6，所述阀体1内通过轴承转动设置有阀杆33，所述阀杆33上设置有偏心大阀瓣2和小阀瓣3组件，所述偏心大阀瓣2通过大阀瓣轴套32悬挂固定于所述阀杆33上,并随所述阀杆33上转动，并将所述阀体1的流道分隔成进口端21和出口端23，所述进口端21与所述下腔体18通过旁通组件一相连通、所述出口端23与所述上腔体15通过旁通组件二相连通，所述偏心大阀瓣2上设置有泄流孔28，所述小阀瓣3组件包括通过小阀瓣轴套31转动设置于所述阀杆33上的小阀瓣曲柄4和用于打开或关闭所述泄流孔28的小阀瓣3，所述小阀瓣3设置于所述小阀瓣曲柄4的下部、并与所述小阀瓣曲柄4一体连接，所述小阀瓣曲柄4上部开设有双曲线滑槽5，所述销轴6穿过所述双曲线滑槽5、并沿所述双曲线滑槽5滑动连接。

进一步的，所述阀杆33两侧设置有轴承座34，所述阀杆33穿过所述阀体1设置于所述轴承座34中。

进一步的，所述大阀瓣轴套32为2个，2个大阀瓣轴套32左右对称设置。

作为本发明一种双曲线管力阀的一个优选实施例，所述主控缸13为膜片式主控缸，所述主控缸13包括通过螺栓12固定设置于所述阀体1上方的膜片座10，通过螺栓12从下往上依次固定设置于所述膜片座10上方的橡胶膜片11和膜片盖14，所述膜片座10与所述膜片盖14扣合形成主腔体，所述橡胶膜片11夹设于所述膜片座10与膜片盖14之间将所述主腔体分隔成上腔体15和下腔体18，所述橡胶膜片11的中部设置有上下两个膜片压板17，两个膜片压板17与所述顶杆7通过螺母16固定连接。所述膜片座10上开设有膜片中心孔，所述顶杆7贯穿所述膜片中心孔。

进一步的,所述泄流孔28设置于所述偏心大阀瓣2水平中心线以下。

进一步的，所述旁通组件一包括旁通管一19和设置于所述旁通管一19上的调节阀一20；所述旁通组件二包括旁通管二8和设置于所述旁通管二8上的调节阀二9。

进一步的，所述偏心大阀瓣2的外沿设置有与所述阀体1流道配合形成的密封副30，偏心大阀瓣2关闭时，密封副30可阻止介质通过。

更进一步的，所述密封副30垂直于所述阀体1设置，即所述密封副中心线29与阀体1的中心线之间的夹角为90度。

更进一步的，所述双曲线滑槽5为封闭槽，包括下曲线5-8，由所述下曲线5-8等距偏移而成的上曲线5-1，以及分别连接所述上曲线5-1和下曲线5-8两端的2个圆弧线5-6。

更进一步的，设定阀杆中心线的坐标为（0,0），所述下曲线5-8的曲线方程为x=1/2×d×(cosa+asina），y=1/2×d×(sina-a×cosa),z=0；其中，d为基准圆5-12的直径，即顶杆中心线24与阀杆中心线26之间的水平距离l1的2倍；基准圆5-12的圆心为阀杆中心线；a为基准圆5-12的水平中心线与过点a做的半径线之间的夹角，点a为基准圆上的点，0°≤夹角a≤90°。

本发明管力阀的工作原理：

开阀时：如图1所示，水泵启动后，阀体1的进口端21的压力p1逐渐升高，偏心大阀瓣2在水流推动下，欲绕阀杆中心线26顺时针方向转动，但此时小阀瓣3在上腔体15介质压力p2作用下，压住偏心大阀瓣2，阻止其转动，阀门并不能开启；当进口介质压力p1超过阀后压力p2时，进口端21压力水其中一路，经旁通管一19和调节阀一20进入下腔体18，推动膜片压板17和橡胶膜片11上行，通过顶杆7带动小阀瓣3顺时针方向转动，解除对偏心大阀瓣2的约束，进口端21压力水的另一路推动偏心大阀瓣2旋转，紧随小阀瓣3一同缓慢开启，完成开阀。同时，如图3所示，上腔体15内介质经旁通管二8、调节阀二9流回阀体1出口端23；通过调节阀二9调节上腔体15介质回流的速度，便可控制偏心大阀瓣2的开启时间和开启速度。

关阀时：停泵或事故停电时，如图4所示，阀体1进口端21压力p1快速降低，水流速度接近于“0”时，偏心大阀瓣2在自身重力矩作用下，快速关闭，截断大部分的回流介质；此时，出口端23压力p2远远大于进口端21压力p1，出口端23介质经旁通管二8、调节阀二9快速进入上腔体15，推动橡胶膜片11下行，通过顶杆7带动小阀瓣3缓慢关闭；最终管力阀完全关闭（此时，即图1所示状态）。同时，下腔体18的介质经旁通管一19、调节阀一20流回阀体1进口端21；通过调节阀便可控制小阀瓣3的关闭速度。在小阀瓣3缓慢关闭的过程中，泄流孔28泄除少量回流水，从而消减了水锤压力峰值。根据水锤返回时间，现场调节小阀瓣3的关闭时间，确保水锤峰值压力不大于设计工程压力的1.2倍，防止发生水锤事故，确保管网设备安全，即可。

为了更为清楚的定义所述下曲线5-8各参数，如图5所示，本发明还公开了所述下曲线5-8的绘制方法，具体包括以下步骤：

步骤1、以阀杆中心线26为圆心，以顶杆中心线24与阀杆中心线26之间的水平距离l1为半径画圆，得基准圆5-12；设定圆心坐标为（0,0），则基准圆5-12的曲线方程为x²+y²=d²其中x：基准圆上任意一点的水平坐标值，y：基准圆上任意一点的垂直坐标值，d：基准圆的直径；

步骤2、将所述基准圆5-12的圆弧与所述基准圆5-12水平中心线的左交点5-4，作为下曲线5-8的起点，若绘制下曲线5-8的上除起点之外的交点5-2，首先在所述基准圆5-12上任取一点，取名点a5-10，所述点a5-10的坐标为x=1/2dcosa,y=1/2dsina,然后过所述点a5-10做半径线5-11的垂线5-9(所述垂线5-9即所述交点5-2的法线)，在所述垂线5-9上截取长度为l的线段，得到下曲线5-8上的叫交点5-2（过所述交点5-2做交点5-2的切线5-3，所述交点5-2的切线5-3与法线垂直）；所述夹角a指的是所述基准圆5-12水平中心线与过点a5-10做的半径线5-11之间的夹角，0°≤夹角a≤90°；

所述长度l为夹角a对应的圆弧长度，所述长度l=πda/360°；其中d为：所述基准圆5-12的直径，其中a为所述基准圆5-12水平中心线与过点a5-10做的半径线5-11之间的夹角；

当点a5-10位于所述基准圆5-12的最下方，此时，夹角a为90度时，所得的交点5-2即为所述下曲线5-8的终点5-13；

步骤3、在所述基准圆5-12上选取多个任意点，依次可得出多个下曲线5-8上的交点5-2，将所得的多个交点5-2用光滑线连接，便可绘制出下曲线5-8，所述下曲线5-8的曲线方程为x=1/2×d×(cosa+asina），y=1/2×d×(sina-a×cosa)，z=0；其中，d为所述基准圆5-12的直径，a为所述基准圆5-12的水平中心线与过点a5-10做的半径线5-11之间的夹角，单位为弧度。

进一步的，步骤2选取任意点点a时，可以将所述基准圆5-12分成36等份，选取等分点为点a，更方便于计算和绘图。

本发明双曲线滑槽5的工作原理：

当小阀瓣曲柄4绕所述阀杆中心线26顺时针转动时，即所述下曲线5-8上的交点5-2绕所述阀杆中心线26顺时针方向转动时，如图6所示，所述交点5-2的法线与所述顶杆中心线24重合，所述交点5-2的切线5-3与所述基准圆5-12的水平中心线重合，此时，下曲线5-8对销轴6只有垂直方向的推力，没有水平方向的推力，因而不会使顶杆7发生弯曲变形，从而使得顶杆7在上下移动时，膜片座中心孔22和阀体轴孔25不会卡阻顶杆7；而当转动角度为90度时，如图7所示，所述小阀瓣3转动到最高位置，管力阀全开。

以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，而并非本发明可行实施的穷举。对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理和精神的前提下对其所作出的任何显而易见的改动，都应当被认为包含在本发明的权利要求保护范围之内。